知其所以然~字典的数据结构

Dictionary和hashtable用法有点相似,他们都是基于键值对的数据集合,但实际上他们内部的实现原理有很大的差异,

先简要概述一下他们主要的区别,稍后在分析Dictionary内部实现的大概原理。

区别:

  1. Dictionary支持泛型,而Hashtable不支持。
  2. Dictionary没有装填因子(Load Facto)概念,当容量不够时才扩容(扩容跟Hashtable一样,也是两倍于当前容量最小素数,比如当前数组长度是3,那么新数组长度为7(2x3=6,比6大的最小素数是7),Hashtable是“已装载元素”与”bucket数组长度“大于装载因子时扩容。
  3. Dictionary内部的存储value的数组按先后插入的顺序排序,Hashtable不是。
  4. 当不发生碰撞时,查找Dictionary需要进行两次索引定位,Hashtable需一次,。

    Dictionary采用除法散列法来计算存储地址,想详细了解的可以百度一下,简单来说就是其内部有两个数组:buckets数组和entries数组(entries是一个Entry结构数组),entries有一个next用来模拟链表,该字段存储一个int值,指向下一个存储地址(实际就是bukets数组的索引),当没有发生碰撞时,该字段为-1,发生了碰撞则存储一个int值,该值指向bukets数组.

内部实现

下面跟上次一样,按正常使用Dictionary时,看内部是如何实现的。

  1. 实例化一个Dictionary
Dictionary<string,string> dic=new Dictionary<string,string>();
  • 调用Dictionary默认无参构造函数。
  • 初始化Dictionary内部数组容器:buckets int[]和entries<T,V>[],分别分配长度3。(内部有一个素数数组:3,7,11,17....如图:);
  1. 向dic添加一个值,dic.add("a","abc");
  • a, 将bucket数组和entries数组扩容3个长度。
  • b, 计算"a"的哈希值,
  • c, 然后与bucket数组长度(3)进行取模计算,假如结果为:2
  • d, 因为a是第一次写入,则自动将a的值赋值到entriys[0]的key,同理将"abc"赋值给entriys[0].value,将上面b步骤的哈希值赋值给entriys[0].hashCode,
    entriys[0].next赋值为-1,hashCode赋值b步骤计算出来的哈希值。
  • e, 在bucket[2]存储0。
  1. 通过key获取对应的value, var v=dic["a"];
  • a, 先计算"a"的哈希值,假如结果为2,
  • b,根据上一步骤结果,找到buckets数组索引为2上的值,假如该值为0.
  • c, 找到到entriys数组上索引为0的key,
    • 如果该key值和输入的的“a”字符相同,则对应的value值就是需要查找的值。
    • 如果该key值和输入的"a"字符不相同,说明发生了碰撞,这时获取对应的next值,根据next值定位buckets数组(buckets[next]),然后获取对应buckets上存储的值在定位到entriys数组上,......,一直到找到为止。
    • 如果该key值和输入的"a"字符不相同并且对应的next值为-1,则说明Dictionary不包含字符“a”。

Dictionary里的其他方法就不说了,各位可以自己去看源码,下面来通过实验来对比Hashtable和Dictionary的添加和查找性能,

posted @ 2018-07-12 16:13 张占岭 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏