数据结构之哈希表

1. 哈希表的基本介绍

​ 散列表（Hashtable，也叫哈希表），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。

2. 需求分析

哈希表(散列)-Google 上机题

  • 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,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)
  • 添加时，保证按照 id 从低到高插入 [课后思考： 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?]
  • 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]

3. 代码实现

3.1 构建Emp类

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/**
 * 雇员类
 * 
 * @author DuanChaojie
 * @date 2020年3月12日 下午6:27:10
 * @version 1.0
 */
class Emp {

	public int id;// 员工id

	public String name;// 员工姓名

	public Emp next;// next默认为null

	public Emp(int id, String name) {
		super();
		this.id = id;
		this.name = name;
	}
}

3.2 创建EmpLinkedList表示链表

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/**
 * 创建EmpLinkedList表示链表
 * 
 * @author DuanChaojie
 * @date 2020年3月12日 下午6:35:00
 * @version 1.0
 */
class EmpLinkedList {

	// 头指针，执行第一个Emp,因此我们这个链表的head是直接指向第一个Emp
	private Emp head;// 默认为null

	/*
	 * 添加雇员到链表 1. 假定，当添加雇员时，id 是自增长，即 id 的分配总是从小到大 因此我们将该雇员直接加入到本链表的最后即可
	 * 
	 * @param emp
	 */
	public void add(Emp emp) {
		if (head == null) {// 如果是添加第一个雇员
			head = emp;
			return;
		}

		// 如果不是第一个雇员，则使用一个辅助的指针，帮助定位到最后
		Emp curEmp = head;

		while (true) {

			if (curEmp.next == null) {// 说明到链表最后
				break;
			}

			curEmp = curEmp.next;// 后移
		}

		// 退出时直接将emp加入到链表
		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 + 1) + "链表为空");
			return;
		}
		System.out.println("第" + (no + 1) + "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) {// 说明 curEmp 已经是最后结点
				break;
			}
			curEmp = curEmp.next;// 后移遍历
		}
		System.out.println();

	}

    
	/*
	 * 根据 id 查找雇员 如果查找到，就返回 Emp, 如果没有找到，就返回 null
	 */
	public Emp findEmpById(int id) {

		if (head == null) {// 判断链表是否为空
			System.out.println("链表为空");
			return null;
		}

		// 辅助指针
		Emp curEmp = head;

		while (true) {

			if (curEmp.id == id) {// 找到
				break;// 这时 curEmp 就指向要查找的雇员
			}

			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;
	}

    
}

3.3 创建HashTab管理多条链表

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/**
 * 创建HashTab管理多条链表
 * 
 * @author DuanChaojie
 * @date 2020年3月12日 下午6:26:16
 * @version 1.0
 */
class HashTab {

	private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;

	private int size;

	/*
	 * 构造器
	 */
	public HashTab(int size) {
		super();
		this.size = size;
		// 初始化哈希槽
		empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];

		// 不要忘了初始化，槽里面的链表
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
		}
	}

	// 添加雇员的方法
	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 = hashFun(emp.id);
		// 将 emp 添加到对应的链表中
		empLinkedListArray[empLinkedListNo].add(emp);

	}

	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 = hashFun(id);

		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,其id=%d\n", (empLinkedListNo + 1), id);
		} else {
			System.out.println("在哈希表中，没有找到该雇员");
		}

	}

	/**
	 * 散列函数，使用一个简单取模法
	 * 
	 * @param id
	 * @return
	 */
	public int hashFun(int id) {
		return id % size;
	}

}

3.4 测试结果

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public class HashTabDemo {

	public static void main(String[] args) {

		HashTab hashTab = new HashTab(7);// 创建哈希表

		String key = "";
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);

		while (true) {
			System.out.println("add: 添加雇员");
			System.out.println("list: 遍历雇员");
			System.out.println("find: 查找雇员");
			System.out.println("exit: 退出系统");

			key = scanner.next();
			switch (key) {
			case "add":
				System.out.println("请输入id:");
				int id = scanner.nextInt();
				System.out.println("请输入员工姓名:");
				String name = scanner.next();
				Emp emp = new Emp(id, name);
				hashTab.add(emp);
				break;
			case "list":
				hashTab.list();
				break;
			case "find":
				System.out.println("请输入要查找雇员的id");
				id = scanner.nextInt();
				hashTab.findEmpById(id);
				break;
			case "exit":
				scanner.close();
				System.exit(0);
			default:
				break;
			}

		}

	}
}

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