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数据结构===散列表

news 2026/2/7 15:08:34

文章目录

概要
散列思想
散列函数
散列冲突
- 开放寻址法
- - 装载因子
- 链表法
代码Java
小结

概要

散列表是一种很有趣的数据结构。
散列表是一个很有用的数据结构。它是数组演练而来的，又是一个基于数组的扩展的数据结构。接下来看看。

散列思想

散列表用的是数组支持按照下标随机访问数据的特性，所以散列表其实就是数组的一种扩展，由数组演化而来。可以说，如果没有数组，就没有散列表。
散列表是由key和hash组成的。

散列函数

散列函数很重要的，牵扯到后边的散列冲突。

构造散列函数，三点基本要求：

散列函数计算得到的散列值是一个非负整数
如果key1 = key2,那么hash(key1) == hash(key2)
如果key1 != key2，那么hash(key1) != hash(key2)
散列冲突无法完全避免。散列函数的应用挺多的，像MD5,SHA,CRC等等，都是应用了散列函数。接下来看看散列冲突。

散列冲突

散列冲突无法避免。

散列冲突无法避免，那我们聊聊散列冲突怎么解决。通常由2种方式，及开放寻址法和链表法。

开放寻址法

基于数组的解决方案。
开放寻址法的核心思想是，如果出现了散列冲突，我们就重新探测一个空闲位置，将其插入。其中有线性检测，二次探测，双重散列。其中，不管哪种，如果列表空闲位置不多，都会增加散列冲突发生的概率。为了减小散列冲突发生的概率，一般都会保证有一定比例的空闲槽位。用装载因子表示空闲槽位的多少。

装载因子

计算公式：
散列表的装载因子=填入表中的元素个数/散列表的长度
这个也更重要。

链表法

链表法是一种更加常用的散列冲突解决办法，相比开放寻址法，它要简单很多。也就是一个槽位对应一个链表。这就不难，当散列表效率最差的时候，就退化成链表了。当然，如果比较均匀，它的效果还是很好的。

代码Java

public class HashTable<K, V> {/*** 散列表默认长度*/private static final int DEFAULT_INITAL_CAPACITY = 8;/*** 装载因子*/private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;/*** 初始化散列表数组*/private Entry<K, V>[] table;/*** 实际元素数量*/private int size = 0;/*** 散列表索引数量*/private int use = 0;public HashTable() {table = (Entry<K, V>[]) new Entry[DEFAULT_INITAL_CAPACITY];}static class Entry<K, V> {K key;V value;Entry<K, V> next;Entry(K key, V value, Entry<K, V> next) {this.key = key;this.value = value;this.next = next;}}/*** 新增** @param key* @param value*/public void put(K key, V value) {int index = hash(key);// 位置未被引用，创建哨兵节点if (table[index] == null) {table[index] = new Entry<>(null, null, null);}Entry<K, V> tmp = table[index];// 新增节点if (tmp.next == null) {tmp.next = new Entry<>(key, value, null);size++;use++;// 动态扩容if (use >= table.length * LOAD_FACTOR) {resize();}}// 解决散列冲突，使用链表法else {do {tmp = tmp.next;// key相同，覆盖旧的数据if (tmp.key == key) {tmp.value = value;return;}} while (tmp.next != null);Entry<K, V> temp = table[index].next;table[index].next = new Entry<>(key, value, temp);size++;}}/*** 散列函数* <p>* 参考hashmap散列函数** @param key* @return*/private int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : ((h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)) % table.length;}/*** 扩容*/private void resize() {Entry<K, V>[] oldTable = table;table = (Entry<K, V>[]) new Entry[table.length * 2];use = 0;for (int i = 0; i < oldTable.length; i++) {if (oldTable[i] == null || oldTable[i].next == null) {continue;}Entry<K, V> e = oldTable[i];while (e.next != null) {e = e.next;int index = hash(e.key);if (table[index] == null) {use++;// 创建哨兵节点table[index] = new Entry<>(null, null, null);}table[index].next = new Entry<>(e.key, e.value, table[index].next);}}}/*** 删除** @param key*/public void remove(K key) {int index = hash(key);Entry e = table[index];if (e == null || e.next == null) {return;}Entry pre;Entry<K, V> headNode = table[index];do {pre = e;e = e.next;if (key == e.key) {pre.next = e.next;size--;if (headNode.next == null) use--;return;}} while (e.next != null);}/*** 获取** @param key* @return*/public V get(K key) {int index = hash(key);Entry<K, V> e = table[index];if (e == null || e.next == null) {return null;}while (e.next != null) {e = e.next;if (key == e.key) {return e.value;}}return null;}
}

小结

散列表学习总结

散列表是一种基于数组数据结构。有key和hash组成。重点是散列冲突如何解决，怎么减少散列碰撞发生的概率，设计装载因子和散列函数。如何解决散列冲突呢？有开放寻址法和链表法2种方法。然后就是看看java如何实现的，当然也有其他语言的，只是没有一一列举出来。关键是算法学会了，什么语言实现都不重要了。