（二十）哈希表

1.哈希表(散列)-Google 上机题

1. 看一个实际需求，google 公司的一个上机题:
2. 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.
3. 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)

2.哈希表的基本介绍

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。

3.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,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]

4. 思路分析并画出示意图
   

5. 代码实现(韩老师)

import java.util.Scanner;
public class HashTabDemo {

    public static void main(String[] args) {

        //创建哈希表
        HashTab hashTab = new HashTab(7);
        //写一个简单的菜单
        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 HashTab 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,遍历 hashtab
    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) {
        //使用散列函数确定到哪条链表查找
        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; //next 默认为 null

    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，执行第一个 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，当添加雇员时，id 是自增长，即 id 的分配总是从小到大
    // 因此我们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，则使用一个辅助的指针，帮助定位到最后
        Emp curEmp = head;
        while (true) {
            if (curEmp.next == null) {//说明到链表最后
                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 已经是最后结点
                break;
            }
            curEmp = curEmp.next; //后移，遍历
        }
        System.out.println();
    }

    //根据 id 查找雇员
    //如果查找到，就返回 Emp, 如果没有找到，就返回 null
    public Emp findEmpById(int id) {
        //判断链表是否为空
        if (head == null) {
            System.out.println("链表为空");
            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;//以后
        }
        return curEmp;
    }


}

6. 代码实现(自己)

import java.util.Scanner;

public class MyHashTabDemo {

    public static void main(String[] args) {
        EmpHashTab hashTab = new EmpHashTab(7);
        while (true) {
            System.out.println("list:展示");
            System.out.println("add:添加");
            System.out.println("del:删除");
            System.out.println("find:查找");
            System.out.println("exit:退出");
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            String oper = scanner.next();
            int id;
            switch (oper) {
                case "list":
                    hashTab.list();
                    break;
                case "add":
                    System.out.println("输入id");
                    id = scanner.nextInt();
                    System.out.println("输入姓名");
                    String name = scanner.next();
                    hashTab.add(new Emp(id, name));
                    break;
                case "del":
                    System.out.println("输入id");
                    id = scanner.nextInt();
                    hashTab.delete(id);
                    break;
                case "find":
                    System.out.println("输入id");
                    id = scanner.nextInt();
                    hashTab.find(id);
                    break;
                case "exit":
                    scanner.close();
                    System.exit(0);
                default:
                    break;
            }
        }

    }

    /**
     * 哈希表
     */
    static class EmpHashTab {

        private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;

        private int size;

        public EmpHashTab(int size) {
            this.size = size;
            empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
            }
        }

        /**
         * 添加
         *
         * @param emp
         */
        public void add(Emp emp) {
            int index = hashIndex(emp.id);
            empLinkedListArray[index].add(emp);
        }

        /**
         * 遍历
         */
        public void list() {
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                empLinkedListArray[i].list(i + 1);
            }
        }

        /**
         * 查找
         *
         * @param id
         */
        public void find(int id) {
            int index = hashIndex(id);
            Emp emp = empLinkedListArray[index].find(id);
            if (emp == null) {
                System.out.println("没有找到id=" + id + "的员工");
            } else {
                System.out.println(emp);
            }
        }

        /**
         * 删除
         *
         * @param id
         */
        public void delete(int id) {
            int index = hashIndex(id);
            empLinkedListArray[index].delete(id);
        }

        /**
         * 哈希函数
         *
         * @param id
         * @return
         */
        public int hashIndex(int id) {
            return id % size;
        }


    }

    /**
     * 链表
     */
    static class EmpLinkedList {

        private Emp head;

        /**
         * 添加
         */
        public void add(Emp emp) {
            if (head == null) {
                head = emp;
                return;
            } else {
                Emp cur = head;
                while (cur.next != null) {
                    if (cur.id == emp.id) {
                        System.out.println("id=" + emp.id + "已存在不可以重复插入");
                        return;
                    }
                    cur = cur.next;
                }
                if (cur.id == emp.id) {
                    System.out.println("id=" + emp.id + "已存在不可以重复插入");
                    return;
                }
                cur.next = emp;

            }
        }

        /**
         * 遍历
         */
        public void list(int no) {
            if (head == null) {
                System.out.println("第" + no + "队列为空");
                return;
            }
            Emp cur = head;
            System.out.print("第" + no + "队列");
            while (cur != null) {
                System.out.print("==>" + cur);
                cur = cur.next;
            }
            System.out.println();
        }

        /**
         * 查找
         *
         * @param id
         * @return
         */
        public Emp find(int id) {
            if (head == null) {
                System.out.println("链表为空");
                return null;
            }
            Emp cur = head;
            while (cur != null) {
                if (cur.id == id) {
                    return cur;
                }
                cur = cur.next;
            }
            return null;
        }

        /**
         * 删除
         *
         * @param id
         */
        public void delete(int id) {
            if (head == null) {
                System.out.println("链表为空");
                return;
            }
            if (head.id == id) {
                head = head.next;
                return;
            }
            Emp cur = head;
            while (cur.next != null) {
                if (cur.next.id == id) {
                    cur.next = cur.next.next;
                    return;
                }
                cur = cur.next;
            }
        }

    }

    /**
     * 节点
     */
    static class Emp {
        public int id;
        public String name;
        public Emp next;

        public Emp(int id, String name) {
            this.id = id;
            this.name = name;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "Emp{" +
                    "id=" + id +
                    ", name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }
}