数据结构与算法--哈希表

介绍

• 散列表（Hashtable，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。

应用

• 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
  • 不使用数据库，速度越快越好 => 哈希表（散列表）
  • 添加时，保证按照id从低到高插入
  • 使用链表来实现哈希表，该链表不带表头[即：链表的第一个节点就存放雇员信息]
• 思路分析

代码实现

• 雇员类

//雇员类
class Emp{
    public int id;
    public String name;
    public Emp next;
    public Emp(int id,String name){
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
}

• 雇员链表类

//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;
    //添加雇员到链表
    //说明：规定雇员id是自增长的，即id的分配总是从小到大，所以这里直接添加到链表最后
    public void add(Emp emp){
        //如果是添加第一个雇员
        if(head == null){
            head = emp;
            return;
        }
        Emp cur = head;
        while (true){
            if(cur.next == null){
                break;
            }
            cur = cur.next;
        }
    }
    //遍历链表的雇员信息
    public void list(int no){ //传一个no进来是为了判断这是哈希表中的第几条链表
        if(head == null){ //说明链表为空
            System.out.println("第"+(no+1)+" 链表为空");
            return;
        }
        System.out.println("第"+(no+1)+" 链表信息为：");
        Emp cur = head;
        while (true){
            System.out.printf(" =>id=%d name=%s\t",cur.id,cur.name);
            if(cur.next == null){
                break;
            }
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }
    //根据id查找雇员
    public Emp findEmpById(int id){
        if(head == null){
            System.out.println("链表为空");
            return  null;
        }
        Emp cur = head;
        while (true){
            if(cur.id == id){
                break;
            }
            if(cur.next == null){
                cur = null;
                break;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
    }
}

• 哈希表管理雇员

//创建HashTab管理多条链表
class HashTab{
    private EmpLinkedList[] empLinkedLists;
    private int size; //表示有多少条链表

    public HashTab(int size) {
        this.size = size;
        //初始化empLinkedLists
        empLinkedLists = new EmpLinkedList[size];
        //初始化每个链表
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            empLinkedLists[i] = new EmpLinkedList();
        }
    }
    //编写散列函数，使用一个简单的取模法
    public int hashFun(int id){
        return id % size;
    }
    //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
        empLinkedLists[empLinkedListNo].add(emp);
    }
    //遍历所有的链表
    public void list(){
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            empLinkedLists[i].list(i);
        }
    }
    //根据输入的id查找雇员
    public void findEmpById(int id){
        int empLinkedListNo = hashFun(id);
        Emp emp = empLinkedLists[empLinkedListNo].findEmpById(id);
        if(emp != null){
            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~");
        }
    }
}

• 测试代码

public class Hashtable_ {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        HashTab hashTab = new HashTab(7);

        //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();
                    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;
            }
        }
    }
}

全部代码实现

package hashtable;

import java.util.Scanner;

public class Hashtable_ {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        HashTab hashTab = new HashTab(7);

        //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();
                    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[] empLinkedLists;
    private int size; //表示有多少条链表

    public HashTab(int size) {
        this.size = size;
        //初始化empLinkedLists
        empLinkedLists = new EmpLinkedList[size];
        //初始化每个链表
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            empLinkedLists[i] = new EmpLinkedList();
        }
    }
    //编写散列函数，使用一个简单的取模法
    public int hashFun(int id){
        return id % size;
    }
    //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
        empLinkedLists[empLinkedListNo].add(emp);
    }
    //遍历所有的链表
    public void list(){
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            empLinkedLists[i].list(i);
        }
    }
    //根据输入的id查找雇员
    public void findEmpById(int id){
        int empLinkedListNo = hashFun(id);
        Emp emp = empLinkedLists[empLinkedListNo].findEmpById(id);
        if(emp != null){
            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~");
        }
    }
}
//雇员类
class Emp{
    public int id;
    public String name;
    public Emp next;
    public Emp(int id,String name){
        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;
    //添加雇员到链表
    //说明：规定雇员id是自增长的，即id的分配总是从小到大，所以这里直接添加到链表最后
    public void add(Emp emp){
        //如果是添加第一个雇员
        if(head == null){
            head = emp;
            return;
        }
        Emp cur = head;
        while (true){
            if(cur.next == null){
                break;
            }
            cur = cur.next;
        }
    }
    //遍历链表的雇员信息
    public void list(int no){ //传一个no进来是为了判断这是哈希表中的第几条链表
        if(head == null){ //说明链表为空
            System.out.println("第"+(no+1)+" 链表为空");
            return;
        }
        System.out.println("第"+(no+1)+" 链表信息为：");
        Emp cur = head;
        while (true){
            System.out.printf(" =>id=%d name=%s\t",cur.id,cur.name);
            if(cur.next == null){
                break;
            }
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }
    //根据id查找雇员
    public Emp findEmpById(int id){
        if(head == null){
            System.out.println("链表为空");
            return  null;
        }
        Emp cur = head;
        while (true){
            if(cur.id == id){
                break;
            }
            if(cur.next == null){
                cur = null;
                break;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
    }
}