java 复习之哈希表

梦想与她 提交于 2020-01-01 04:51:07

1.哈希定义

哈希表通过记录关键字为自变量的函数(称为哈希函数)得到访记录的存储地址查找,所以在哈希表中进行查找操作时,须用同一哈希函数计算得到待查询记录的存储地址,然后到相应的存储单元去获得相关信息再判定查找是否成功。
根据设计哈希函数H(key)和处理冲突的方法,将一组关键字映射到一个有限连限的地址集(区间)上,并以关键字在地址集中的“像”为记录在表中的存储位置,这种表称为哈希表,这一映射过程为哈希造表或散列,所得的存储位置称为哈希地址或散列地址。
冲突定义:对于某个哈希函数H(K)和两个关键字K1和K2,如果K1<>K2,而H(K1)=H(K2),则称为冲突。具有相同哈希函数值的关键字对该哈希函数来说称为同义词。
一般情况,冲突只能尽可能减少而不能完全避免,因为哈希函数是从关键字集合到地址集合映像。通常关键集合比较大,它的元素包含所有可能的关键字,而地址集合的元素仅为哈希表中的地址值。
对于哈希表,主要考虑两个问题:一是如何构造哈希函数,二是如何解决冲突。

2.哈希构造函数

Hash构造即为关键字与哈希地址映射关系建立。
构造哈希函数的原则是:①函数本身便于计算;②计算出来的地址分布均匀,即对任一关键字k,f(k) 对应不同地址的概率相等,目的是尽可能减少冲突。
哈希函数的构造方法很多,常用的有直接定址法、数字分析法、平方取中法、折叠法、除留余数法、随机数法等。

3.哈希表实现

import java.util.TreeMap;
 
public class HashTable<K, V> {
    
    //利用TreeMap封装成一个数组
    //数组:每个元素存放着键和值
    private TreeMap<K, V>[] hashtable;
    //哈希表中的元素个数
    private int size;
    //哈希表的长度
    private int M;
 
    public HashTable(int M){
        this.M = M;
        size = 0;
        //开辟数组空间
        hashtable = new TreeMap[M];
        //对每一个TreeMap进行实例化
        for(int i = 0 ; i < M ; i ++){
            hashtable[i] = new TreeMap<>();
        }
    }
 
    public HashTable(){
        this(97);
    }
    //先将key转化成整型,消除符号
    private int hash(K key){

        // 为啥要把hash值和0x7FFFFFFF做一次按位与操作呢,

        // 主要是为了保证得到的index的第一位为0,也就是为了得到一个正数。

         // 因为有符号数第一位0代表正数,1代表负数。

        return (key.hashCode() & 0x7fffffff) % M;
    }
 
    public int getSize(){
        return size;
    }
 
    public void add(K key, V value){
        //根据hash(key)索引取出hashtable中的元素
        TreeMap<K, V> map = hashtable[hash(key)];
        //看map中是否包含了key
        if(map.containsKey(key)){
            //修改
            map.put(key, value);
        }else{
            //添加
            map.put(key, value);
            size ++;
        }
    }
 
    public V remove(K key){
        //递归返回令该元素为空
        V ret = null;
        TreeMap<K, V> map = hashtable[hash(key)];
        if(map.containsKey(key)){
            ret = map.remove(key);
            size --;
        }
        return ret;
    }
 
    public void set(K key, V value){
        TreeMap<K, V> map = hashtable[hash(key)];
        if(!map.containsKey(key)){
            throw new IllegalArgumentException(key + " doesn't exist!");
        }
        map.put(key, value);
    }
 
    public boolean contains(K key){
        return hashtable[hash(key)].containsKey(key);
    }
 
    public V get(K key){
        return hashtable[hash(key)].get(key);
    }
}

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