第 9 章哈希表

骑猪看日落 2022-11-25 00:45 175阅读 0赞

# 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

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## 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

*  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;
    	}
    
    }

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