一、拉鏈法
上篇博文我們舉的例子,HashMap,HashSet其實都是采用的拉鏈法來解決哈希沖突的,就是在每個位桶實現的時候,我們采用鏈表(jdk1.8之后采用鏈表+紅黑樹)的數據結構來去存取發生哈希沖突的輸入域的關鍵字(也就是被哈希函數映射到同一個位桶上的關鍵字)。首先來看使用拉鏈法解決哈希沖突的幾個操作:
①插入操作:在發生哈希沖突的時候,我們輸入域的關鍵字去映射到位桶(實際上是實現位桶的這個數據結構,鏈表或者紅黑樹)中去的時候,我們先檢查帶插入元素x是否出現在表中,很明顯,這個查找所用的次數不會超過裝載因子(n/m:n為輸入域的關鍵字個數,m為位桶的數目),它是個常數,所以插入操作的最壞時間復雜度為O(1)的。
②查詢操作:和①一樣,在發生哈希沖突的時候,我們去檢索的時間復雜度不會超過裝載因子,也就是檢索數據的時間復雜度也是O(1)的
③刪除操作:如果在拉鏈法中我們想要使用鏈表這種數據結構來實現位桶,那么這個鏈表一定是雙向鏈表,因為在刪除一個元素x的時候,需要更改x的前驅元素的next指針的屬性,把x從鏈表中刪除。這個操作的時間復雜度也是O(1)的。
與開放定址法相比,拉鏈法有如下幾個優點:
①拉鏈法處理沖突簡單,且無堆積現象,即非同義詞決不會發生沖突,因此平均查找長度較短;
②由於拉鏈法中各鏈表上的結點空間是動態申請的,故它更適合於造表前無法確定表長的情況;
③開放定址法為減少沖突,要求裝填因子α較小,故當結點規模較大時會浪費很多空間。而拉鏈法中可取α≥1,且結點較大時,拉鏈法中增加的指針域可忽略不計,因此節省空間;
④在用拉鏈法構造的散列表中,刪除結點的操作易於實現。只要簡單地刪去鏈表上相應的結點即可。
拉鏈法的缺點
指針需要額外的空間,故當結點規模較小時,開放定址法較為節省空間,而若將節省的指針空間用來擴大散列表的規模,可使裝填因子變小,這又減少了開放定址法中的沖突,從而提高平均查找速度。
使用例子:HashMap
二、開發地址法
開放地址法有個非常關鍵的特征,就是所有輸入的元素全部存放在哈希表里,也就是說,位桶的實現是不需要任何的鏈表來實現的,換句話說,也就是這個哈希表的裝載因子不會超過1。它的實現是在插入一個元素的時候,先通過哈希函數進行判斷,若是發生哈希沖突,就以當前地址為基准,根據再尋址的方法(探查序列),去尋找下一個地址,若發生沖突再去尋找,直至找到一個為空的地址為止。所以這種方法又稱為再散列法。
有幾種常用的探查序列的方法:
①線性探查
dii=1,2,3,…,m-1;這種方法的特點是:沖突發生時,順序查看表中下一單元,直到找出一個空單元或查遍全表。
(使用例子:ThreadLocal里面的ThreadLocalMap)
②二次探查
di=12,-12,22,-22,…,k2,-k2 ( k<=m/2 );這種方法的特點是:沖突發生時,在表的左右進行跳躍式探測,比較靈活。
③ 偽隨機探測
di=偽隨機數序列;具體實現時,應建立一個偽隨機數發生器,(如i=(i+p) % m),生成一個位隨機序列,並給定一個隨機數做起點,每次去加上這個偽隨機數++就可以了。
三、再散列法
再散列法其實很簡單,就是再使用哈希函數去散列一個輸入的時候,輸出是同一個位置就再次散列,直至不發生沖突位置
缺點:每次沖突都要重新散列,計算時間增加。