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
- 测试代码
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; } } } }
- 程序运行结果
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
- 实现员工的删除
4、Emp 哈希表全部代码
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; } } } } //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; } } //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; } } //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; } }
