2021-10-20 哈希表 恋上数据结构笔记
文章目录
- 引入：TreeMap的局限性
- 哈希表概念
- 哈希冲突 以及JDK1.8的哈希冲突是如何解决的
- 哈希函数
- 不同数据类型对应的哈希函数
- int 和 float
- long 和 double
- 字符串的哈希值计算
- 关于自定义对象的哈希值计算方法
- 区分Key与哈希值与索引与Value！！！
引入：TreeMap的局限性
哈希表概念
如下：说实话第一次看到这个，直接用Key值当索数组引，我寻思这不就一大型数组吗，确实是做到了添加删除搜索全部O1，但是也真是浪费了很多空间
看到后面，哦，原来上面是开玩笑的，哈希表通过引入哈希函数的概念，解决了浪费空间的问题，哈希函数就是通过Key值通过函数计算这个元素在数组中的真实索引，这样就可以做到既是数组存储，又一个Key对应一个数组元素，并不浪费空间
哈希冲突 以及JDK1.8的哈希冲突是如何解决的
如图
JDK1.8使用链地址法解决哈希冲突，在添加元素时，计算索引，若索引处已经有一个或多个元素，则比较新添加元素的Key与索引处元素链表里的Key，比较直到链表尾部，若Key不重合则直接在链表尾部添加。所以自然不用双向链表
哈希函数
就是计算哈希值的函数
哈希函数通过Key计算数组内的索引，所以要求计算出来的索引一定是要在数组的最大长度以内的，所以下面的%运算和与（&&）运算都可以做到，最后计算出来的结果在数组长度以内，但是与运算对于计算机而言效率更高
不同数据类型对应的哈希函数
int 和 float
如下图为 int 类型和 float类型的哈希函数
在选择哈希函数时，要尽量遵守两个原则：
- 尽量让生成的哈希值彼此唯一
- 尽量让Key的所有信息参与运算生成哈希值
long 和 double
long和double属于转换成二进制属于64位，而java中规定hash函数的返回值只能是一个32位的int值，所以这两位的哈希函数要通过64位的计算，生成一个32位的哈希值
小尖尖是亦或运算，二者相同则为1，二者相反则为0
就是先把long和double转换成64位二进制表达，然后取前32位和后32位进行亦或运算，生成一个32位的哈希值，这样64位就都参与生成了哈希值。
字符串的哈希值计算
字符串的哈希值就是用类似把二进制转换成十进制的过程，每个字符×31的位数减一次幂，加上后面的字符同样如此，其中字符在运算过程中被转换成为对应的ASCII码
为什么是31呢，这是一个数学问题，我们只需要知道i×31可以表达为位运算左移5位在减去i就可以了，位运算效率比较高，而java内部也确实是这么转化的，关于为什么是31可以看下面这张更具体
关于自定义对象的哈希值计算方法
默认自定义对象在的哈希函数的参数是 对象实体的地址 ，也就是说哈希值是通过地址计算出来的。
但这导致了一个问题，两个内容相同的对象因为地址不同，而在哈希表中被视为两个不同的元素，想要解决这个问题就需要自己重写一个hashcode函数，重写的函数计算方法类似字符串，是每个元素的哈希值*31的n次幂加起来的和：如下图
同时又导致了一个问题，就是如果对象插入时索引处已经有了元素，这时候就要在索引处单链表进行比较，比较已经有的元素与插入的元素Key是否相同，而官方的比较方法是比较地址，这样就会造成索引处有可能存储两个内容相同但是地址不同的自定义对象，为了解决这个问题，我们可以自己写一个对象比较equal函数
只有同时自己实现了hashCode函数与equal函数，才能保证哈希表中不会存储两个内容相同但地址不同的自定义对象Key。
只重写equal函数，会导致
区分Key与哈希值与索引与Value！！！
学着学着总把这三个搞混，Key是一个对象，对应一个value，一个Key只能对应一个哈希值和一个索引，而一个哈希值或一个索引可能对应多个key和value，哈希值是哈希函数通过Key计算出来的值，尽力做到一个Key对应一个哈希值，但依然有可能给多个Key计算出来哈希值一样，而索引=哈希值%哈希表长度，也就是数组中的真实下标。
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