HashMap(底层实现原理)、红黑树(平衡二叉树)

Java集合

1、Java常见的容器
常见的容器主要包括collection和Map两种,Collection存储对象的集合
Map存储着键值对(两个对象)的映射表 ,hashmap里面底层数据结构实现是:entry数组、node数组、链表/红黑树
entry和node都含key、value、hash、next属性
HashMap(底层实现原理)、红黑树(平衡二叉树)_第1张图片

HashMap 实现了 Map 接口,根据键的 HashCode 值存储数据,具有很快的访问速度,最多允许一条记录的键为 null,不支持线程同步。

HashMap 是无序的,即不会记录插入的顺序。

HashMap 继承于AbstractMap,实现了 Map、Cloneable、java.io.Serializable 接口。
HashMap(底层实现原理)、红黑树(平衡二叉树)_第2张图片
2、HashMap(底层实现原理)
存储结构
hashmap底层是以数组方式进行存储。将key-value对作为数组中的一个元素进行存储。
key-value都是Map.Entry中的属性。其中将key的值进行hash之后进行存储,即每一个key都是计算hash值,然后再存储。每一个Hash值对应一个数组下标,数组下标是根据hash值和数组长度计算得来。
由于不能的key有可能hash值相同,即该位置的数组中的元素出现两个,对于这种情况,hashmap采用链表形式进行存储。
下图描述了hashmap的存储结构图
此段参考博文:https://blog.csdn.net/strivenoend/article/details/80397825
HashMap(底层实现原理)、红黑树(平衡二叉树)_第3张图片
3、红黑树
想要了解红黑树,首先要知道二叉树
HashMap(底层实现原理)、红黑树(平衡二叉树)_第4张图片
如图
HashMap(底层实现原理)、红黑树(平衡二叉树)_第5张图片
平衡树的层级结构:因为平衡二叉树查询性能和树的层级(h高度)成反比,h值越小查询越快、为了保证树的结构左右两端数据大致平衡降低二叉树的查询难度一般会采用一种算法机制实现节点数据结构的平衡,实现了这种算法的有比如Treap、红黑树,使用平衡二叉树能保证数据的左右两边的节点层级相差不会大于1.,通过这样避免树形结构由于删除增加变成线性链表影响查询效率,保证数据平衡的情况下查找数据的速度近于二分法查找;
HashMap(底层实现原理)、红黑树(平衡二叉树)_第6张图片
性质1. 结点是红色或黑色。
性质2. 根结点是黑色。
性质3. 所有叶子都是黑色。(叶子是NIL结点)
性质4. 每个红色结点的两个子结点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色结点)
性质5. 从任一节结点其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色结点。
这些约束强制了红黑树的关键性质: 从根到叶子的最长的可能路径不多于最短的可能路径的两倍长。结果是这个树大致上是平衡的。因为操作比如插入、删除和查找某个值的最坏情况时间都要求与树的高度成比例,这个在高度上的理论上限允许红黑树在最坏情况下都是高效的,而不同于普通的二叉查找树。

先写这么多,有点困,不行了

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