一文徹底搞定Java哈希表和哈希沖突
一、什么是哈希表？
哈希表也叫散列表，它是基于數(shù)組的。這間接帶來了一個優(yōu)點：查找的時間復雜度為 O(1)、當然，它的插入時間復雜度也是 O(1)。還有一個缺點：數(shù)組創(chuàng)建后擴容成本較高。
哈希表中有一個“主流”思想：轉(zhuǎn)換。一個重要的概念是將「鍵」或「關(guān)鍵字」轉(zhuǎn)換成數(shù)組下標。這由“哈希函數(shù)”完成。
二、什么是哈希函數(shù)？
由上，其作用就是將非 int 的鍵/關(guān)鍵字轉(zhuǎn)化為 int 的值，使可以用來做數(shù)組下標。
比如，HashMap 中就這樣實現(xiàn)了哈希函數(shù)：
static final int hash(Object key){
int h;
return (key==null)?0:(h=key.hashCode())^(h>>>16); // 通過異或提高hash的“散列度”，降低沖突
}
其中利用了 hashCode 完成轉(zhuǎn)換。雖然哈希函數(shù)有很多種實現(xiàn)，但都應當滿足這三點：
- 計算得到的是非負整數(shù)；
- 如果
key1==key2，則hash(key1)==hash(key2)； - 如果
key1!=key2，則hash(key1)!=hash(key2)；
并不是所有的鍵/關(guān)鍵字都需要被轉(zhuǎn)換才能做下標（索引）就像 JS 中也有類似的、但僅用于檢測鍵是否能用來做數(shù)組下標的方法：JavaScript數(shù)組索引檢測中的數(shù)據(jù)類型問題
三、什么是哈希沖突？
上面提到了 hashMap —— 一個java中提供的數(shù)據(jù)集。我們先來了解下：首先，hashMap 本質(zhì)上是一個容器，它為了達到快速索引的目的，使用了數(shù)組結(jié)構(gòu)“快速定位”的特性。
hashMap 中為了更快找到插入的值，建立了插入值和數(shù)組下標的關(guān)系：pos(下標)=key(值)%size(數(shù)組大小)。
比如：數(shù)組長度為10
1.插入100，有100%10=0；
2.插入201，有201%10=1；
3.插入403，有403%10=3；
但是如果這樣設(shè)計的話，我現(xiàn)在再插入200，會怎么樣？
這就是數(shù)組的一個缺點：插入特殊值比較“費勁”。不如我們干脆將數(shù)組涉及成這樣：
引入鏈表特性，一個節(jié)點就包括一個值和一個next指針。
現(xiàn)在再插入上面那些值，就變成了這樣：
這時候如果再插入值300，怎么做？
類似這樣（當兩個或以上的key的pos相同，且key不同）其實就是我們提到的“hash沖突”，而 hashMap 中解決hash沖突的方法就是上面說的“單鏈表”！
但是這又有一個問題：雖然用有序鏈表的方式可以減少不成功的查找時間(因為只要有一項比查找值大，就說明沒有我們需要查找的值)，但是不能加快成功的查找。如果沖突的鏈表太長，則鏈表查找時需要從“頭”遍歷的劣勢就暴露出來了 —— 針對這個問題，JDK1.8后用 紅黑樹 做了優(yōu)化！
但是我們先撇開紅黑樹，用單鏈表的形式說明一下哈希表的操作：
/**
* 鏈表基類：鏈表法解決哈希沖突用的是有序鏈表！
*/
public class SortedLinkList {
private Link first;
public SortedLinkList(){
first = null;
}
/**
* 鏈表插入
* @param link
*/
public void insert(Link link){
int key = link.getKey();
Link previous = null;
Link current = first;
while (current!=null && key >current.getKey()){
previous = current;
current = current.next;
}
if (previous == null)
first = link;
else
previous.next = link;
link.next = current;
}
/**
* 鏈表刪除
* @param key
*/
public void delete(int key){
Link previous = null;
Link current = first;
while (current !=null && key !=current.getKey()){
previous = current;
current = current.next;
}
if (previous == null)
first = first.next;
else
previous.next = current.next;
}
/**
* 鏈表查找
* @param key
* @return
*/
public Link find(int key){
Link current = first;
while (current !=null && current.getKey() <=key){
if (current.getKey() == key){
return current;
}
current = current.next;
}
return null;
}
}
鏈表法哈希表插入：
public void insert(int data) {
Link link = new Link(data);
int key = link.getKey();
int hashVal = hash(key);
array[hashVal].insert(link);
}
鏈表法哈希表查找：
public Link find(int key) {
int hashVal = hash(key);
return array[hashVal].find(key);
}
鏈表法哈希表刪除：
public Link find(int key) {
int hashVal = hash(key);
return array[hashVal].find(key);
}
除了鏈表法，解決哈希沖突還有一個方法：開放尋址法。
在開放地址法中，若數(shù)據(jù)不能直接存放在哈希函數(shù)計算出來的數(shù)組下標時，就需要尋找其他位置來存放。在開放地址法中有三種方式來尋找其他的位置，分別是
- 線性探測
- 二次探測
- 再哈希法
到此這篇關(guān)于一文徹底搞定Java哈希表和哈希沖突的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java哈希表和哈希沖突內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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