【轉載】哈希表的原理，真的很難弄懂么？
劉小愛v
發布時間：05-0909:06科技達人
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以下為轉載內容，原網站有較多方便理解的圖

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昨天學習了幾種簡單數據結構，為何要了解數據結構？一方面的原因是因為集合的底層就是與其息息相關的。

?ArrayList的底層數據結構：數組。

?LinkedList的底層數據結構：鏈表。

?TreeSet的底層數據結構：紅黑樹。

?HashSet的底層數據結構：哈希表。
前天學習了Collection集合，其繼承體系圖如下：

今天就來了解Collection的子接口List，Set，以及它們各自的實現類。

一、List接口

List，翻譯就是列表的意思，列表有何特點？

?它的元素是有序的。

?它是有索引的（Collection沒索引）。

?它的元素是可以重復的。
Collection是List的父接口，那么Collection中的所有方法，List都能直接拿來用。

List因為帶索引，所以它相對于Collection的特有方法基本都是索引相關的。

集合

中有四類方法是最常見的：

也就是增加元素，刪除元素，修改元素，查詢元素，簡稱就是增刪改查。

①增：add方法

可以直接添加元素，也可以根據索引添加元素。

②刪：remove方法

Collection中的remove方法是刪除對應的元素，List中可以根據索引來刪除元素。

③改：set方法

修改對應索引位的元素。

④查：get方法

得到對應索引位的元素。

1.ArrayList

這個集合很早前就學習過了，因為太常見了。

ArrayList是List的實現類，看名字就能看出來，其中Array就是數組的意思，顯而易見，ArrayList的底層就是數組。數組查詢快，故ArrayList常用來查詢數據。

那么問題來了，數組長度不可變，ArrayList怎么又可變了呢？

ArrayList默認是長度為10的數組，如果超過了，就會擴容。

如何擴容?

創建一個新的數組，再將舊數組復制進去，這樣長度就增加了。

所以本質上ArrayList長度可變是因為底層換了數組。

2.LinkedList

和ArrayList一樣，LinkedLIst也是List的實現類，其底層是鏈表。鏈表增刪快，故LinkedList常用來增刪數據。

集合中重要的是增刪改查四種方法，linkedList有幾種特殊的方法：

①addFirst方法：將元素添加到開頭。

其中push方法和addFirst方法一樣。

②addLast方法：將元素添加到結尾。

③removeFirst方法：將開頭元素移除并返回。

其中pop方法和removeFirst方法一樣。

④removeLast方法：將結尾元素移除并返回。

⑤getFirst方法：查詢獲取開頭元素。

⑥getLast方法：查詢獲取結尾元素。

這幾個方法都非常簡單，理解其中文意思也就知道其作用了。

其中有兩個方法比較特殊，官方解釋如下：

?pop方法：從此列表所表示的堆棧處彈出一個元素。

?push方法：將元素推入此列表所表示的堆棧。
不要看它解釋的這么復雜，其實就是堆棧結構，堆棧有什么特點？

先進先出，所以無論是增加還是刪除，都是最上面的元素。

二、Set接口

Set和List一樣，都是Collection的子接口。

特點和List剛好相反：

?它的元素是無序的。

?它是沒有索引的。

?它的元素是不能重復的。
集合有沒有索引的依據是什么?

如果元素可以重復，比如說一個集合存了兩個元素，都是“劉小愛”，系統要如何判斷它們？所以就需要索引，這樣就能區分開：1索引位的劉小愛和2索引位的劉小愛，就算元素一樣，索引也不一樣。

故：元素可以重復，就有索引；元素不可以重復，就不需要索引。

Set因為沒有索引，所以和父接口Collection的方法一樣，沒有特殊方法。

那如何保證元素不重復？這就得依賴于hashCode和equals方法。

1.Object類的hashCode(哈希值)

Object類有一個toString方法，代碼如下：

toHexString：是轉換成十六進制的意思。

也就是說，我們直接打印Object對象得到的一串地址值就是hashCode的十六進制。

但是一個對象它真正的地址值，Java是不會輕易告訴我們的，一是我們知道了也沒啥用；二是黑客會拿它做壞事。于是Java就想了個辦法，對真正的地址進行加密，也就是hashCode的由來。

所以什么叫hashCode?

hashCode是對真正的地址進行一種加密手段而得到的一串數字（什么手段也不用去了解，除非你要去做黑客)。

那么現在問題來了，有沒有可能存在多個對象地址，對應同一個hashCode呢？

答案是有的，只不過這種情況非常少見。也就是說：

?不同的對象的真正地址是不可能相同的，

?不同對象的hashCode是有可能相同的。
如何理解這句話呢？

就是我們理論上是可以創建無數多個對象的，可以不停地在電腦上new對象，但是hashCode值是有限的，它是一個int類型的數據，最多也只有42億（2的32次方）多種可能。

所以不同的對象是有可能出現同一hashCode的，這種情況就叫哈希碰撞，只不過遇到這種情況概率微乎其微。

Object有一個方法就是hashCode，按照繼承的原則，所有類都有這個方法。

2.String的hashCode

String的hashCode方法是重寫過了的，跟真正的地址其實是沒關系的。

為何要這么做？為了保證Set的元素不可重復。

?hashCode值若是不相等，那這兩個元素必定不重復。

?hashCode值若是相等，這兩個元素大概率是重復的，但也有例外。
如下圖幾種情況：

三、哈希表

Set的元素不可重復，這個問題該如何解決？

若是我的話，我肯定會想：將新的元素和Set中的每一個元素比較一遍不就可以了？如果有相等的，就不添加；如果有不相等的，就添加。

這樣做有問題么，理論上是沒問題的，但是效率太低太低了，每次添加一個元素就要將元素遍歷一遍。

那些程序員大神為了解決這個問題，就弄出了哈希表。

所以什么叫哈希表？

哈希表可以用來高效率解決元素不可重復這個問題，其本質就是：數組+鏈表+紅黑樹。

①哈希值就有點類似于數組中的索引，因為哈希值不同其元素必定不同。

數組查詢快，如果現在添加進來了一個元素，我根本不用遍歷，我就看有沒有相同的哈希值（相當于索引），直接就可以定位：

?如果沒有相同的哈希值，直接添加進集合。

?如果有相同的哈希值，我再比較內容是否一樣。
數組有一個問題，就是長度是一定的，所以若是元素過多時，需要擴容。但是哈希表數據結構比較復雜，還要提前擴容：哈希表中數組默認長度16，如果數組中的元素超過了75%就開始擴容。

②雖然哈希值一樣，但我還會比較它們的內容是否一樣，用equals方法比較內容是否一樣。

?如果內容也一樣，重復元素，不添加進集合。

?如果內容不一樣，不是重復元素，添加進集合。
③如果鏈表元素數量超過8，就將鏈表重構成紅黑樹。

鏈表查詢是很慢的，所以為了查詢效率，鏈表元素數量過多，就會重構成紅黑樹，紅黑樹查詢效率比鏈表要快。

這里面涉及就到了兩個方法：hashCode方法和equals方法，它們一起能很好地判斷元素是否重復。

所以如果新建了一個對象，需要重寫hashCode方法和equals方法，這個在開發工具中直接使用Alt+Insert自動重寫方法。

HashSet的底層原理就是哈希表。

其中LinkedHashSet又是HashSet的一個子類，其特點主要是有序的Set集合，存儲和取出的順序一致。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【转载】哈希表的原理，真的很难弄懂么？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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