基于java的数据结构学习手记16-线性探测哈希表实现

来源：互联网发布：windows应用程序开发编辑：程序博客网时间：2024/06/05 15:39

哈希表是一种可以提供快速插入和查找操作的数据结构，查找和删除只需要接近常量的时间！操作速度快，编程实现也相对容易。哈希表的限制为程序员必须清楚表中要存储多少数据，比较难于扩展。另个缺点是没有很好的方法遍历哈希表。在不需要有序遍历，以及可以提前预测数据量大小的情况下，使用哈希表在速度和易用性方面是无与伦比的。

什么是哈希表？

我们日常使用的英文字典是个比较形象的哈希表的例子。假定现在把英语中从单词a到zyzzyva的50000个单词，都用编码来实现，来存入计算机内。一种编码方式是：用1来给a编码，2是b,...26是z，0表示空格。为了使得每个单词都有唯一的编码，决定只用幂的连乘，cat这个单词就可以用3*27*27+1*27+20(基值和权值的连乘之和)来表示。但是当单词比较长的时候比如zzzzzzzzz，编码所使用的整数范围会变得非常大。而在其中只有50000个编码代表的有效单词，大多数单元是空的。

哈希化

这个时候就需要一种压缩方法，把连乘系统中的得到的大的整数范围压缩到可接受的数组范围中。对于50000个有效单词，最终编码容量压缩到100000（2倍于有效单词，保持一定的空闲率）比较合适。现在就是要找一直方法把0到超过7000000000000的范围，压缩到0到100000。有一种简单方法就是取余数。即把当前的编码对100000取余，结果作为新的该单词的编码。这样也会带来一个问题：有可能两个单词对100000取余后的结果是相同的，这样就会造成两个单词的重码。

解决冲突的方案：由于指定的数组大小两倍于需要存储的数据量，因此，可能一半是空的。当冲突发生时，一个方法是通过系统的方法找到数组的一个空位，并把这个单词填入。这个方法叫做开放地址法。例如：cats哈希化的结果是5421，但它的位置已经被parsnip占用，那么可以考虑把cats放到5422的位置上。如果5422也被占用了，就用5423，依次类推。数组下标一直递增，直到找到空位。这叫做线性探测。

具体代码如下：

Code:

import java.io.*;
public class DataItem {
private int iData; //Data
//------------------------------------------
public DataItem(int ii)//构造函数
{
iData=ii;
}
//------------------------------------------
public int getKey()
{
return iData;
}
//------------------------------------------
}//end class DataItem

Code:

public class HashTable {
private DataItem[]hashArray; //哈希表
private int arraySize; //数组大小
private DataItem nonItem; //针对删除的项
//-----------------------------------
public HashTable(int size)//constructor
{
arraySize=size; //Initialization
hashArray=new DataItem[arraySize];
nonItem=new DataItem(-1);
}
//------------------------------------------
public void displayTable()
{
System.out.print("Table: ");
for(int j=0;j<arraySize;j++)
{
if(hashArray[j]!=null)
System.out.print(hashArray[j].getKey()+" ");
else
System.out.print("** ");
}
System.out.println("");
}
//------------------------------------------
public int hashFunc(int key)
{
return key%arraySize;//hash function
}
//------------------------------------------
public void insert(DataItem item)//insert a DataItem
{ //假定数组不满
int key=item.getKey();
int hashVal=hashFunc(key);
while(hashArray[hashVal]!=null&&hashArray[hashVal].getKey()!=-1)
{
++hashVal;
hashVal%=arraySize;
}
hashArray[hashVal]=item;
}//end insert()
//------------------------------------------
public DataItem delete(int key)//删除
{
int hashVal=hashFunc(key);
while(hashArray[hashVal]!=null)
{
if(hashArray[hashVal].getKey()==key)
{
DataItem temp=hashArray[hashVal];
hashArray[hashVal]=nonItem;
return temp;
}
else
++hashVal;
hashVal%=arraySize;
}
return null;
}//end delete
//------------------------------------------
public DataItem find(int key)//寻找
{
int hashVal=hashFunc(key);//找到区间起点
while(hashArray[hashVal]!=null)//遇到null终止
{
if(hashArray[hashVal].getKey()==key)//找到
return hashArray[hashVal];
else //否则向下查找
++hashVal;
hashVal%=arraySize; //循环掉头wrap around
}
return null; //没找到返回null
}
}

Code:

import java.io.*;
public class HashTableApp {
/**
* @param args
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
// TODO Auto-generated method stub
DataItem aDataItem;
int aKey,size,n,keysPerCell;
System.out.print("输入哈希表的大小：");
size=getInt();
System.out.print("输入初始项的数量：");
n=getInt();
keysPerCell=10;
HashTable theHashTable=new HashTable(size);
for(int j=0;j<n;j++)
{
aKey=(int)(java.lang.Math.random()*keysPerCell*size);
aDataItem=new DataItem(aKey);
theHashTable.insert(aDataItem);
}
while(true)
{
System.out.print("输入以下指令的首字母");
System.out.print("show,insert,delete or find: ");
char choice=getChar();
switch(choice)
{
case's':
theHashTable.displayTable();
break;
case'i':
System.out.print("输入要插入的整数：");
aKey=getInt();
aDataItem=new DataItem(aKey);
theHashTable.insert(aDataItem);
break;
case'd':
System.out.print("输入要删除的整数：");
aKey=getInt();
theHashTable.delete(aKey);
break;
case'f':
System.out.print("输入要查询的整数：");
aKey=getInt();
aDataItem=theHashTable.find(aKey);
if(aDataItem!=null)
{
System.out.println("找到 "+aKey);
}
else
System.out.println("未找到"+aKey);
break;
default:
System.out.print("非法输入/n");
}//end switch
}//end while
} //end main()
//----------------------------------------------------------
public static String getString()throws IOException
{
InputStreamReader isr=new InputStreamReader(System.in);
BufferedReader br=new BufferedReader(isr);
String s=br.readLine();
return s;
}
//----------------------------------------------------------
public static char getChar()throws IOException
{
String s=getString();
return s.charAt(0);
}
//----------------------------------------------------------
public static int getInt()throws IOException
{
String s=getString();
return Integer.parseInt(s);
}
//----------------------------------------------------------
}//end class HashTableApp

输入结果为：

Code:

输入哈希表的大小：12
输入初始项的数量：8
输入以下指令的首字母show,insert,delete or find: s
Table: 0 ** 74 99 100 89 62 5 ** ** 46 **
输入以下指令的首字母show,insert,delete or find: f
输入要查询的整数：99
找到 99
输入以下指令的首字母show,insert,delete or find: i
输入要插入的整数：66
输入以下指令的首字母show,insert,delete or find: s
Table: 0 ** 74 99 100 89 62 5 66 ** 46 **
输入以下指令的首字母show,insert,delete or find: d
输入要删除的整数：100
输入以下指令的首字母show,insert,delete or find: s
Table: 0 ** 74 99 -1 89 62 5 66 ** 46 **
输入以下指令的首字母show,insert,delete or find: