【数据结构(八)】哈希表
文章目录
- 1. 基本概念
- 1.1. 哈希表基本介绍
- 2. 实例应用
- 2.1. 思路分析
- 2.2. 代码实现
- 2.2.1. 实现添加、显示功能
- 2.2.2. 实现查找功能
1. 基本概念
先看一个实际需求：
google 公司的一个上机题：
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)
1.1. 哈希表基本介绍
散列表（Hash table，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. 实例应用
问题：
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,名字,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：
①不使用数据库，速度越快越好–>哈希表(散列)
②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?）
③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）
2.1. 思路分析
2.2. 代码实现
2.2.1. 实现添加、显示功能
package hashtable;
import java.util.Scanner;
public class HashTabDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建哈希表
HashTab hashTab = new HashTab(7);
// 写一个简单菜单
String key = "";
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("add：添加雇员");
System.out.println("list：显示雇员");
System.out.println("exit：退出系统");
key = scanner.next();
switch (key) {
case "add":
System.out.println("输入id");
int id = scanner.nextInt();
System.out.println("输入名字");
String name = scanner.next();
// 创建雇员
Emp emp = new Emp(id, name);
hashTab.add(emp);
break;
case "list":
hashTab.list();
break;
case "exit":
scanner.close();
System.exit(0);
default:
break;
}
}
}
}
// 创建 HashTable 管理多条链表
class HashTab {
private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;
private int size;// 表示有多少条链表
// 构造器
public HashTab(int size) {
this.size = size;
// 初始化empLinkedListArray
empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];
// ？留一个坑:这时不要忘了分别初始化每个链表
for (int i = 0; i < size; i++) {
empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
}
}
// 添加雇员
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);
}
// 遍历所有的链表
public void list() {
for (int i = 0; i < size; i++) {
empLinkedListArray[i].list(i);
}
}
// 编写散列函数，使用一个简单取模法
public int hashFun(int id) {
return id % size;
}
}
// 表示一个雇员
class Emp {
public int id;
public String name;
public Emp next;// 默认为空
public Emp(int id, String name) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
}
}
// 创建 EmpLinkedList, 表示链表
class EmpLinkedList {
// 头指针，指向第一个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null
// 添加雇员到链表
// 说明
// 1. 假定，当添加雇员是，id 是自增长的，即 id 的分配总是从小到大
// 因此将该雇员直接加入到本链表的最后即可
public void add(Emp emp) {
// 如果是添加第一个雇员
if (head == null) {
head = emp;
return;
}
// 如果不是第一个雇员，则使用一个辅助指针，帮助定位到最后
Emp curEmp = head;
while (true) {
if (curEmp.next == null) {// 说明到链表的最后
break;
}
curEmp = curEmp.next;// 后移
}
// 退出时，直接将 emp 加入链表
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.print("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已经是最后节点
break;
}
curEmp = curEmp.next;// 后移，遍历
}
System.out.println();
}
}
运行结果：
2.2.2. 实现查找功能
代码实现：
package hashtable;
import java.util.Scanner;
public class HashTabDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建哈希表
HashTab hashTab = new HashTab(7);
// 写一个简单菜单
String key = "";
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.println("add：添加雇员");
System.out.println("list：显示雇员");
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("输入id");
int id = scanner.nextInt();
System.out.println("输入名字");
String name = scanner.next();
// 创建雇员
Emp emp = new Emp(id, name);
hashTab.add(emp);
break;
case "list":
hashTab.list();
break;
case "find":
System.out.println("请输入要查找的id");
id = scanner.nextInt();
hashTab.findEmpById(id);
break;
case "exit":
scanner.close();
System.exit(0);
default:
break;
}
}
}
}
// 创建 HashTable 管理多条链表
class HashTab {
private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;
private int size;// 表示有多少条链表
// 构造器
public HashTab(int size) {
this.size = size;
// 初始化empLinkedListArray
empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];
// ？留一个坑:这时不要忘了分别初始化每个链表
for (int i = 0; i < size; i++) {
empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
}
}
// 添加雇员
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);
}
// 遍历所有的链表
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) {
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id = %d\n", (empLinkedListNo + 1), id);
} else {
System.out.println("在哈希表中，没有找到该雇员");
}
}
// 编写散列函数，使用一个简单取模法
public int hashFun(int id) {
return id % size;
}
}
// 表示一个雇员
class Emp {
public int id;
public String name;
public Emp next;// 默认为空
public Emp(int id, String name) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
}
}
// 创建 EmpLinkedList, 表示链表
class EmpLinkedList {
// 头指针，指向第一个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null
// 添加雇员到链表
// 说明
// 1. 假定，当添加雇员是，id 是自增长的，即 id 的分配总是从小到大
// 因此将该雇员直接加入到本链表的最后即可
public void add(Emp emp) {
// 如果是添加第一个雇员
if (head == null) {
head = emp;
return;
}
// 如果不是第一个雇员，则使用一个辅助指针，帮助定位到最后
Emp curEmp = head;
while (true) {
if (curEmp.next == null) {// 说明到链表的最后
break;
}
curEmp = curEmp.next;// 后移
}
// 退出时，直接将 emp 加入链表
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.print("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已经是最后节点
break;
}
curEmp = curEmp.next;// 后移，遍历
}
System.out.println();
}
// 根据 id 查找雇员
public Emp findEmpById(int id) {
// 判断链表是否为空
if (head == null) {
System.out.println("链表空");
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
}
// 退出
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;// 后移
}
return curEmp;
}
}
运行结果：
