第 9 章 哈希表
1、Google 上机题
- 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)
2、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。
- 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。
- 哈希表的核心：private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;
- 哈希表编程思路：
- 先根据对象的信息将其散列，得到 hashCode
- 根据对象的 hashCode 值，找到对应的数组下标，其实就是找到存储对象的链表
- 在链表中进行相应的增删改查操作
3、代码实现
3.1、Emp 节点
//表示一个雇员
class EmpNode {
public int id;
public String name;
public EmpNode next; // next 默认为 null
public EmpNode(int id, String name) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
}
}
3.2、Emp 链表
- head 是首指针（指向真正存放数据的节点），不是头指针
//创建EmpLinkedList ,表示链表
class EmpLinkedList {
// 首指针，指向第一个EmpNode,因此我们这个链表的head 是直接指向第一个EmpNode
private EmpNode 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(EmpNode empNode) {
// 如果是添加第一个雇员
if (head == null) {
head = empNode;
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
EmpNode 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 = empNode;
}
// 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");
EmpNode curEmp = head; // 辅助指针
while (true) {
System.out.printf(" => id=%d name=%s ", 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 EmpNode 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
EmpNode curEmp = head;
while (true) {
if (curEmp.id == id) {// 找到
break;// 这时curEmp就指向要查找的雇员
}
curEmp = curEmp.next;// 后移
// 退出
if (curEmp == null) {// 说明遍历当前链表没有找到该雇员
break;
}
}
return curEmp;
}
}
3.3、Emp 哈希表
//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];
for (int i = 0; i < size; i++) {
empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
}
}
// 添加雇员
public void add(EmpNode empNode) {
// 根据员工的id ,得到该员工应当添加到哪条链表
int empLinkedListNO = hashFun(empNode.id);
// 将emp 添加到对应的链表中
empLinkedListArray[empLinkedListNO].add(empNode);
}
// 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);
EmpNode empNode = empLinkedListArray[empLinkedListNO].findEmpById(id);
if (empNode != 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;
}
}
3.4、代码测试
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");
System.out.println();
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
EmpNode empNode = new EmpNode(id, name);
hashTab.add(empNode);
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;
}
}
}
}
add: 添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统
add
输入id
1
输入名字
Heygo
add: 添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统
add
输入id
2
输入名字
Oneby
add: 添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统
add
输入id
8
输入名字
NiuNiu
add: 添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统
list
第 1 链表为空
第 2 链表的信息为 => id=1 name=Heygo => id=8 name=NiuNiu
第 3 链表的信息为 => id=2 name=Oneby
第 4 链表为空
第 5 链表为空
第 6 链表为空
第 7 链表为空
add: 添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统
find
请输入要查找的id
1
在第2条链表中找到 雇员 id = 1
add: 添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统
find
请输入要查找的id
8
在第2条链表中找到 雇员 id = 8
add: 添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统
find
请输入要查找的id
9
在哈希表中，没有找到该雇员~
add: 添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统
3.5、课后练习
4、Emp 哈希表全部代码
package com.atguigu.hashtab;
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("show: 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 "show":
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 final EmpLinkedList[] empLinkedListArray;
private final 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);
}
public void delEmpById(int id) {
int empLinkedListNO = hashFun(id);
empLinkedListArray[empLinkedListNO].delEmpById(id);
}
//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;
//判断是否到链表最后
while (curEmp.next != null) {
curEmp = curEmp.next; //后移
}
//已到链表最后，将emp 加入链表
curEmp.next = emp;
}
/**
* 按照id顺序添加，有序链表
* 注意需要单独处理头节点
*
* @param emp
*/
public void orderAdd(Emp emp) {
//按顺序添加员工信息
if (head == null) {
//空链表
head = emp;
return;
}
if (head.id == emp.id) {
//如果头结点的id等于要加入的id，则提示不能加入
System.out.printf("第%d号员工已经存在，不能加人\n", emp.id);
return;
}
if (head.id > emp.id) {
//如果头结点的id大于要插入的id，则将emp指向当前头结点，然后再把头结点置为emp
emp.next = head;
head = emp;
return;
}
Emp curEmp = head;
boolean flag = false;
while (curEmp.next != null) {
if (curEmp.next.id > emp.id) {
break;
} else if (curEmp.next.id == emp.id) {
flag = true;
break;
}
curEmp = curEmp.next;//后移，遍历
}
if (flag) {
System.out.printf("第%d号员工已经存在，不能加人\n", emp.id);
} else {
if (curEmp.next != null) {
//如果要插入的位置在节点中间
// 则将emp.next指向当前curEmp.next结点，
// 然后再把curEmp.next结点置为emp
emp.next = curEmp.next;
}
curEmp.next = emp;
}
}
/**
* 根据id删除，
* 注意也是需要单独处理头节点
*
* @param id
*/
public void delEmpById(int id) {
//按照id删除员工信息
if (head == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
if (head.id == id) {
// 如果头结点的id等于要删除的id，则将头结点指向下一个
head = head.next;
//head = null;
return;
}
Emp curEmp = head;
boolean flag = false;
while (curEmp.next != null) {
if (curEmp.next.id == id) {
flag = true;
break;
}
curEmp = curEmp.next;//后移，遍历
}
if (flag) {
curEmp.next = curEmp.next.next;
} else {
System.out.println("没有找到第" + id + "号员工");
}
}
//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
// 判断是否到链表最后
while (curEmp.next != null) {
System.out.printf(" => id=%d name=%s\t", curEmp.id, curEmp.name);
curEmp = curEmp.next; //后移，遍历
}
//退出循环的时候curEmp已经是最后结点，然后再将最后一个节点打印出来
System.out.printf(" => id=%d name=%s\t", curEmp.id, curEmp.name);
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;
}
}
浙公网安备 33010602011771号