哈希桶算法

散列函数

通常大家所说的哈希函数也可以称为散列函数,哈希函数的功能只是将你的目标key通过一种映射方法,也可以说是一种函数运算f,最后得到你目标的
hashValue = f(key),这里的函数f就称为哈希函数/散列函数。

解决哈希冲突

可以看到哈希函数的选择是一个很关键的步骤。为了引进哈希桶算法,必然要介绍一下哈希冲突,因为哈希桶就是为了解决哈希冲突的。举个例子,有一组序列为[10,11,21,31,38,48,55],使用的哈希函数为f(key) = key mod 10

image.png

这个时候就产生了冲突了,也就是不同的key通过映射后得到了同样值的hashvalue。

哈希桶算法(链地址)

哈希桶算法其实就是链地址解决冲突的方法

如上面的例子所示,就可以设置桶的个数为10,也就是f(key)集合的个数,而这样的话,hashvalue就可以作为桶的索引,将10,11分别通过f(key)得到0,1则可将这几个key放入桶0, 1的首地址所指的内存中,然后处理值为21的key,得到hashvalue值为1,这个时候需要放入桶1中,但桶1的首地址已经有了元素11,怎么办?那么就可以为每个桶开辟一片内存,内存中存放所有hashvalue相同的key,冲突的key之间用单向链表进行存储,这样就解决了哈希冲突,在查找对应key的时候,只需要通过key索引到对应的桶,然后从桶的首地址对应的节点开始查找,就是链表顺序找到,对比key的值,直到找到对应key的信息,所以,在冲突的时候,特别是冲突率比较高的时候,桶内的链表就会很长,使得查找效率比较低,而在最坏的情况下,所有的key都对应同一个hashvalue,当然这种情况不会出现,这样的哈希函数选取的也没有意义了,假设这种情况出现,那么哈希表就退化成了单链表,其他桶内存浪费,且将查找效率从O(1)直接降到了O(N),所以上面才说,哈希函数的选择也是很关键的。

链地址缺点

如果相同元素过多,元素在一个桶内部链接过长,反而导致时间复杂度上升。解决思路是桶中元素不再指向链表,而指向一个红黑树。

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