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哈希表的原理

簡介

哈希表是一種根據(jù)關鍵字key來訪問值value的一種數(shù)據(jù)結構。

哈希表的基本原理

哈希表的本質是數(shù)組加哈希函數(shù)。數(shù)組不難理解，那什么是哈希函數(shù)？

在哈希表中，它的作用就是將哈希表的某個key作為輸入，然后經(jīng)過一系列的運算后，得到數(shù)組的某

個索引。一種很樸素的思路是，先用key計算出一個很大的數(shù)，然后對數(shù)組長度取模，從而得到索引，這只是眾多方法中的一種，其他的比如：直接尋址法，平方取中法等。

得到索引后就可以通過索引對數(shù)組執(zhí)行插入或查找的操作，因為本質上是通過索引來訪問數(shù)組，所以哈希表的插入和查找的效率非常高，時間復雜度都是O(1)。

哈希沖突

我們不難發(fā)現(xiàn)哈希函數(shù)是整個哈希表的關鍵。所以為了更好的性能，我們希望在盡可能短的時間內，相同的key經(jīng)過哈希函數(shù)的計算，可以得到相同的索引，不同的key經(jīng)過哈希函數(shù)的計算，可以得到不同的索引，但在實際中往往事與愿違，不同的key小概率會計算出相同的索引，這就是哈希沖突（collision），幾乎所有的哈希函數(shù)都存在這個問題。

這里介紹幾個常見的解決哈希沖突的方法：

開放尋址法

開放尋址是一種思想，如果通過哈希函數(shù)計算出的索引所對應的空間已經(jīng)被占用了，就再找一個還沒被占用的空間將數(shù)據(jù)存進去。

常見的體現(xiàn)開放尋址思想的方法：

• 線性探測法：簡單來說就是從當前被占用的空間的索引開始，向下遍歷整個數(shù)組，直到找到空閑空間為止。如下圖所示：

• 雙重哈希法：使用多個哈希函數(shù)來計算索引，如果第一個哈希函數(shù)計算得到的索引所對應的空間已被占用，就用第二個，第二個被占用就用第三個，以此類推，直到計數(shù)出沒被占用的空間對應的索引。

鏈表法

鏈表法是一種更加常見的解決哈希沖突的方法，Java中的HashMap就是采用這種方法。在這種方法中，數(shù)組索引對應的空間并不直接存儲數(shù)據(jù)，而是存儲一個鏈表的地址，而數(shù)據(jù)存在鏈表中。如下圖所示：

這樣發(fā)生沖突時，就可將沖突的key對應的數(shù)據(jù)存在同一個鏈表上，當需要取數(shù)據(jù)時，就先找到key對應的鏈表，然后遍歷鏈表。

數(shù)組擴容

上面說的方法只能在一定程度上解決哈希沖突，因為畢竟數(shù)組的容量有限，當頻繁插入數(shù)據(jù)時，因為數(shù)組的容量有限，所以就會使哈希沖突加劇，進而使鏈表的長度增加，鏈表的長度增加，就會使得查找的性能降低，這不是我們想看到的結果，所以要對數(shù)組擴容。

那什么時候給數(shù)組擴容呢？裝載因子（已插入元素的數(shù)量除以數(shù)組容量）超過某一閾值時就進行擴容，Java中HashMap的裝載因子是0.75，當然，也可以是別的值。因為之前插入的元素都是按照原數(shù)組的長度來計算索引的，所以一旦數(shù)組擴容后，長度改變，就要重新進行計算，然后將已插入的元素移動到新的位置上，所以數(shù)組擴容不僅僅只是將容量增大而已。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的哈希表的原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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