Java哈希表详解

一.什么是哈希表

哈希表也叫散列表，哈希表是一种数据结构，它提供了快速的插入操作和查找操作，无论哈希表总中有多少条数据，插入和查找的时间复杂度都是为O(1)，因为哈希表的查找速度非常快，所以在很多程序中都有使用哈希表，例如拼音检查器等。

二.为什么引入哈希表

        直接原因:

如果有一种结构 不需要数据的比较就能够找到搜索的元素，那么这种结构就是我们理想的结构，它的查找的时间复杂度为O(1) 

如果构造一种存储结构，通过某种函 数 (hashFunc) 使元素的存储位置与它的关键码之间能够建立一一映射的关系，那么在查找时通过该函数可以很快 找到该元素 。

对元素的关键码进行同样的计算，把求得的函数值当做元素的存储位置，在结构中按此位置取元素比较，若关键码相等，则搜索成功。

该方式即为哈希 ( 散列 ) 方法， 哈希方法中使用的转换函数称为 哈希(散列)函数 ，构造出来的结构称为哈希表 (Hash Table)( 或者称散列表 )

三. 哈希函数

如果哈希函数设置为：hash(key) = key % capacity; capacity为存储元素底层空间总的大小。

解释 此数组的capacity为10   放入1的时候 1%10 = 1 所以放到数组 1 下表

        其他的也类似

 问题：如果我要放入 14 的时候 14 % 10 = 4  可是目前数组4下表已经有元素了 所以14就放不进去

四.哈希冲突

那么如何避免哈希冲突?----->设计合理的哈希函数 

冲突的-避免-负载因子调节（重点掌握）

五.精讲    冲突-解决-开散列/哈希桶（重点掌握） 

闭散列先不讲

开散列法又叫链地址法 ( 开链法 ) ，首先对关键码集合用散列函数计算散列地址，具有相同地址的关键码归于同一子集合，每一个子集合称为一个桶，各个桶中的元素通过一个 单链表 链接起来，各链表的头结点存储在哈希表中。 我们可以看到 数组中每一个有效元素的下方都是一个单链表 此 时我们再尝试放入14

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就解我决了14放不进去的问题

 如果哈希表中插入重复的数据会怎么样？当插入重复的数据时 会进行覆盖，保证数据唯一性

代码实现

public class hashBucket {
    static class Node {
        private int key;
        private int val;
        Node next;
 
        public Node(int key, int val) {
            this.key = key;
            this.val = val;
        }
 
    }
    public Node[] array;
    public int usedSize;
 
    public static final  double LOAD_FACTOR = 0.75;
 
    hashBucket() {
        array = new Node[10];
    }
 
    public void put(int key, int val) {
        /*
        放入元素的时时候 如果有这个数据就覆盖 没有的话进行头插
         */
        int index = key % array.length;  //数组映射关系函数
        Node cur = array[index];  //cur指向当前节点,因为要在当前的桶放入元素
        while (cur != null) {
            if(cur.key == key) {   //如果有当前key 说明要进行数据覆盖
                cur.val = val;
            }
            cur = cur.next;
        }
        //走到这里说明都没有找到重复的值,此时进行头插
        Node node = new Node(key,val);
        node.next = array[index];  //可以吧array[index]看作为head头结点来进行理解
        array[index] = node;
        usedSize++;
 
        //查看是否超过了负载因子 如果超过考虑扩容
        if(LOAD_FACTOR <= loadFactor()) {
            resize();
        }
    }
public double loadFactor() {
        //查看是否超过了负载因子
        return usedSize*1.0 / array.length;
    }

5.1 哈希扩容

如果当前数组大小不满足需求的时候，需要对数组进行扩容。

需要注意的是，如果进行扩容 那么函数的映射关系会发生改变，也就是说要再新数组中重新映射元素。

比如 数组长度为10  此时14放到了 4 下标
     扩容后数组长度为20  此时14 放到了 14 下标

代码如下

 private void resize() {
        /*
        进行开散列扩容的时候 需要注意到可能 原有的映射关系可能不对应新的数组
        比如 数组长度为10  此时14放到了 4 下标
            数组长度为20  此时14 放到了 14 下标
        所以要重新进行函数映射关系
         */
        Node[] newArray = new Node[array.length * 2];  //新数组  2倍扩容
        //重新进行映射
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            Node cur = array[i]; //从旧数组的0下标开始挨个映射
 
            //在新数组中进行头插
            while (cur != null) {
                Node curNext = cur.next;
                int index = cur.key % newArray.length;  //1.找到旧数组下标在新数组当中的位置
 
                cur.next = newArray[index];  //2.头插+
                newArray[index] = cur;
 
                cur = curNext;
 
            }
        }
        array = newArray;
    }

5.2获取元素 

可以通过哈希函数设置元素 也可以通过哈希函数获取元素

步骤 1.先找到数组下标

        2.在此下标中链式查找，如果找到就返回

public int get(int key) {
        int index = key % array.length;  //比如要找18 18在8下标的位置，肯定是链式存储
        Node cur = array[index];
        while (cur != null) {
            if(cur.key == key) {
                return cur.val;
            }
            cur = cur.next;
        }
 
        return -1;
 
    }