哈希表、哈希函数、哈希冲突学习笔记

写在之前

• 什么是函数？
  • 在中学中，函数被定义为，已知一个数集A，通过特定对应法则，由数集A得到了数集B。我们可以这样理解数集A中的每一个数，经过特定处理，得到了数集B。
  • 函数有三个组成部分，定义域A、值域B和对应法则。

哈希表

• 哈希表本质上是一个数组，数组的每个位置上储存着键值对（key : value），key是关键字，value是我们想要查找的值，把关键字输入哈希函数，可以得到储存着键值对的下标。

哈希函数

• 哈希函数也叫散列函数，哈希函数的定义域是所有key值，值域是下标。
• 哈希函数可以通过一定特定法则，把key值转换成下标。

为什么需要哈希函数

• 当我们想要根据key去找对应的value时，如果没有哈希函数，那么我们需要从头开始一个一个对比，一个一个确认，这样查找的时间复杂度就是O(n)。

哈希冲突

• 哈希冲突也叫哈希碰撞。
• 储存键值对的下标是通过关键字经过哈希函数计算出来的，那么如果两个不同的关键字，如：10234和10354经过哈希函数计算出来都是1，这样就出现了哈希冲突。
• 哈希冲突是会影响性能的，所以我们需要设计好哈希函数，减少哈希冲突。

如何解决哈希冲突

1. 开放寻址法

开放寻址法是指，当出现哈希冲突时，把键值对储存在数组下一个位置。

如：10234经过哈希函数计算出下标是1，那么键值对1储存在数组下标为1的位置上，后面又遇到了10354经过哈希函数计算出下标是1，这时发现下标是1的位置已经被占据了，那么开放寻址法就会允许把这个键值对储存在下标为2的位置上（如果下标为2的位置也被占了，那么就继续往下面找。）

2. 拉链法
   拉链法是指，当遇到哈希冲突时，把后来的键值对放在链表中，先来的键值对所在的位置上多储存一个next指针，指向后来的键值对。
   如：10234经过哈希函数计算出下标是1，那么键值对1首先储存在数组中了，之后又遇到了10354经过哈希函数计算出下标是1，那么这个时候，向数组下标是1的位置上放入一个指针next，指向关键字是10354的键值对（如果后面又有其他的键值对计算出下标是1，那么10354键值对多储存一个next指针，指向新来的键值对。）

哈希表读取数据

• 当我们需要读取关键字对应的value时，我们把key输入哈希函数，计算出下标，并把key与储存在下标位置的key对比，如果相同，那么读出value，如果不同，说明之前发生了哈希冲突，根据解决哈希冲突的不同方法找下一位对比并读取。

什么时候使用哈希表

• 当数据结构是键值对时，如leetcode 两数之和