数据结构学习——线性结构结构之哈希表
目录
一、哈希表的基本介绍
二、六种哈希函数 f(key) 的构造方法
1、直接定址法
2、数字分析法
3、平方取中法
4、折叠法
5、除留余数法
6、随机数法
除留余数示例
三、哈希查找(链表)
题目
解题思路
思路绘图
代码实现
四. 数据结构专栏
一、哈希表的基本介绍
哈希表(Hash table,也叫散列表),是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说,它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数,存放记录的数组叫做散列表。
二、六种哈希函数 f(key) 的构造方法
1、直接定址法
哈希地址:f(key) = a*key+b (a,b为常数)
这种方法的优点是:简单,均匀,不会产生冲突。但是需要事先知道 key 的分布情况,适合查找表较小并且连续的情况。
例如:
2、数字分析法
比如我们的11位手机号码“136xxxx5889”,其中前三位是接入号,一般对应不同运营公司的子品牌,如130是联通如意通,136是移动神州行等等。中间四位表示归属地。最后四位才是用户号。
若我们现在要存储某家公司员工登记表,如果用手机号码作为 key,那么极有可能前7位都是相同的,所以我们选择最后四位作为 f(key) 就是不错的选择。
3、平方取中法
故名思义,比如 key 是1234,那么它的平方就是1522756,再抽取中间的3位就是227作为 f(key) 。
4、折叠法
折叠法是将 key 从左到右分割成位数相等的几个部分(最后一部分位数不够可以短些),然后将这几部分叠加求和,并按哈希表的表长,取后几位作为 f(key) 。
比如我们的 key 是 9876543210,哈希表的表长为3位,我们将 key 分为4组,987|654|321|0 ,然后将它们叠加求和 987+654+321+0=1962,再取后3位即得到 f(key) = 962 。
5、除留余数法
哈希地址:f(key) = key mod p (p<=m) m为哈希表表长。
这种方法是最常用的哈希函数构造方法。下面的代码中也使用了这种方法。
例如:
如下图,创建一个0--15的数组,作为每个链表的头,将需要保存的数字进行模操作,根据结果放置在对应链表中。
例如:496%16=0,因此放在0开头的链表中
6、随机数法
哈希地址:f(key) = random(key)
这里 random 是随机函数,当 key 的长度不等时,采用这种方法比较合适。
例如负载均衡应用
除留余数示例
如下图所示,每来一个士兵都有一个六位的 hash 值(也可以称作编号),然后被用除以 3 取余数的方式分配到三个组。比如第一组中的编号为 123456 的士兵,除以 3 之后,整除,余数为 0,所以分配到第一组。
查找士兵
现在已经分好组了,假如想找到编号为 666666 的士兵该怎么找?首先将 666666 除以 3,得到余数 0,说明在第一个组,然后去第一个组里面找就可以了。
三、哈希查找(链表)
题目
有一个公司,当有新的员工来报道时,要求将该员工的信息加入(id,性别,年龄,名字,住址..);当输入该员工的id时,要求查找到该员工的所有信息.
要求:
不使用数据库,尽量节省内存,速度越快越好=>哈希表(散列)
思考:
1、添加时,如何保证按照id从低到高插入
2、如果id不是从低到高插入,但要求各条链表仍是从低到高,怎么解决?
解题思路
1、使用链表来实现哈希表, 该链表不带表头[即: 链表的第一个结点就存放雇员信息]
2、思路分析并画出示意图
3、代码实现[增删改查(显示所有员工,按id查询)]
思路绘图
代码实现
import java.util.Scanner;//表示一个雇员节点
class Emp {public int id;public String name;public Emp next;public Emp(int id, String name) {this.id = id;this.name = name;}
}//创建EmpLinkedList,表示哈希表中的某个链表
class EmpLinkedList {// 头指针,直接指向第一个Emp,默认nullprivate Emp head;// 添加雇员到链表(直接添加到尾部)public void add(Emp emp) {if (head == null) { // 即添加第一个雇员head = emp;return;}// 如果不是第一个雇员,则遍历链表找到尾指针Emp curEmp = head;// 注意:因为头指针定义为指向第一个节点,所以不能使用while(curEmp.next!=null)// 否则,当链表中只有一个节点时,第一次while(curEmp.next!=null)即为假while (true) {if (curEmp.next == null) {break;}curEmp = curEmp.next;}// 退出时直接将emp 加入链表curEmp.next = emp;}// 遍历链表的雇员信息public void list(int no) {if (head == null) { // 说明链表为空System.out.println("第" + no + "链表为空");return;}System.out.print("第" + no + "链表的信息为: ");Emp curEmp = head; // 辅助指针while (true) {System.out.printf("=>id=%d;name=%s\t", curEmp.id, curEmp.name);if (curEmp.next == null) {break;}curEmp = curEmp.next;}System.out.println();}// 根据id查找雇员public Emp findEmpById(int id) {if (head == null) {System.out.println("链表为空");return null;}// 辅助指针Emp curEmp = head;while (true) {if (curEmp.id == id) {break; // 这时curEmp就指向要查找的雇员}// 退出if (curEmp.next == null) {// 说明遍历当前链表没有找到该雇员curEmp = null;break;}curEmp = curEmp.next;}return curEmp;}
}//创建哈希表, 管理多条链表
class HashTab {private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;private int size; // 表示有多少个链表public HashTab(int size) {this.size = size;empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];for (int i = 0; i < size; i++) {empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();}}// 添加雇员public void add(Emp emp) {// 根据员工的id ,得到该员工应当添加到哪条链表int empLinkedListNO = emp.id % size;empLinkedListArray[empLinkedListNO].add(emp);}// 遍历所有的链表,遍历哈希表public void list() {for (int i = 0; i < size; i++) {empLinkedListArray[i].list(i);}}// 根据输入的id,查找雇员public void findEmpById(int id) {// 使用散列函数确定到哪条链表查找int empLinkedListNO = id % size;Emp emp = empLinkedListArray[empLinkedListNO].findEmpById(id);if (emp != null) {// 找到System.out.printf("在第%d条链表中找到雇员: id=%d, name=%s\n", empLinkedListNO, id, emp.name);} else {System.out.println("在哈希表中,没有找到该雇员~");}}
}public class HashTabDemo {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);// 创建哈希表(设置哈希表长度,也就是哈希表中有几个链表)HashTab hashTab = new HashTab(5);int menu = 0;while (menu != 4) {System.out.println("------1:添加雇员---2:显示雇员---3:查找雇员---4:退出------");menu = scanner.nextInt();switch (menu) {case 1:System.out.println("请输入id");int id = scanner.nextInt();System.out.println("请输入名字");String name = scanner.next();hashTab.add(new Emp(id, name));break;case 2:hashTab.list();break;case 3:System.out.println("请输入要查找的id");hashTab.findEmpById(scanner.nextInt());break;case 4:System.out.println("------退出------");default:break;}}}
}
四. 数据结构专栏
https://blog.csdn.net/weixin_53919192/category_11908333.html?spm=1001.2014.3001.5482https://blog.csdn.net/weixin_53919192/category_11908333.html?spm=1001.2014.3001.5482
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