解決哈希沖突的三種方法(拉鏈法、開放地址法、再散列法)


 哈希沖突的根本問題就是哈希函數對輸入域映射到哈希表的時候,因為哈希表的位桶的數目小於輸入域的關鍵字個數,所以對於輸入域的關鍵字來說很可能產生一個關鍵字映射到同一個位桶中,這種情況就是哈希沖突。目前解決方法有三種方案,拉鏈法、開放地址法、再散列法,本篇主要講述拉鏈法。

 

HashMap的數據結構

 數組

數組存儲區間是連續的,占用內存嚴重,故空間復雜的很大。但數組的二分查找時間復雜度小,為O(1);數組的特點是:尋址容易,插入和刪除困難;

鏈表

鏈表存儲區間離散,占用內存比較寬松,故空間復雜度很小,但時間復雜度很大,達O(N)。鏈表的特點是:尋址困難,插入和刪除容易。

哈希表

那么我們能不能綜合兩者的特性,做出一種尋址容易,插入刪除也容易的數據結構?答案是肯定的,這就是我們要提起的哈希表。哈希表((Hash table)既滿足了數據的查找方便,同時不占用太多的內容空間,使用也十分方便。

  哈希表有多種不同的實現方法,我接下來解釋的是最常用的一種方法—— 拉鏈法,我們可以理解為“鏈表的數組” ,如圖:

 

 

  從上圖我們可以發現哈希表是由數組+鏈表組成的,一個長度為16的數組中,每個元素存儲的是一個鏈表的頭結點。那么這些元素是按照什么樣的規則存儲到數組中呢。一般情況是通過hash(key)%len獲得,也就是元素的key的哈希值對數組長度取模得到。比如上述哈希表中,12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存儲在數組下標為12的位置。

  HashMap其實也是一個線性的數組實現的,所以可以理解為其存儲數據的容器就是一個線性數組。這可能讓我們很不解,一個線性的數組怎么實現按鍵值對來存取數據呢?這里HashMap有做一些處理。

  首先HashMap里面實現一個靜態內部類Entry,其重要的屬性有key , value, next,從屬性key,value我們就能很明顯的看出來Entry就是HashMap鍵值對實現的一個基礎bean,我們上面說到HashMap的基礎就是一個線性數組,這個數組就是Entry[],Map里面的內容都保存在Entry[]里面。

    /**

     * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.

     */

    transient Entry[] table;

 

解決hash沖突的辦法

  1. 開放定址法(線性探測再散列,二次探測再散列,偽隨機探測再散列)
  2. 再哈希法
  3. 鏈地址法
  4. 建立一個公共溢出區

hashmap的解決辦法就是采用的鏈地址法。

 

總結

HashMap是一個數組,數組中的每個元素是鏈表。put元素進去的時候,會通過計算key的hash值來獲取到一個index,根據index找到數組中的位置,進行元素插入。當新來的元素映射到沖突的數組位置時,只需要插入到對應鏈表位置即可,新來的元素是插入到鏈表的頭部。 Java中HashMap是利用“拉鏈法”處理HashCode的碰撞問題。在調用HashMap的put方法或get方法時,都會首先調用hashcode方法,去查找相關的key,當有沖突時,再調用equals方法。hashMap基於hasing原理,我們通過put和get方法存取對象。當我們將鍵值對傳遞給put方法時,他調用鍵對象的hashCode()方法來計算hashCode,然后找到bucket(哈希桶)位置來存儲對象。當獲取對象時,通過鍵對象的equals()方法找到正確的鍵值對,然后返回值對象。HashMap使用鏈表來解決碰撞問題,當碰撞發生了,對象將會存儲在鏈表的下一個節點中。hashMap在每個鏈表節點存儲鍵值對對象。當兩個不同的鍵卻有相同的hashCode時,他們會存儲在同一個bucket位置的鏈表中。鍵對象的equals()來找到鍵值對


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