哈希表

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哈希表

哈希表是根据关键码的值而直接进行访问的数据结构。
一般哈希表都是用来快速判断一个元素是否出现在集合里。

哈希碰撞

两个元素同时映射到哈希表中同一位置,这一现象叫做哈希碰撞,如下例:

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一般处理方法有两种,拉链法和线性探测法。

拉链法

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其实拉链法就是要选择合适的哈希表大小,这样既不会因为数组空值而浪费大量内存,也不会因为链表太长而在查找上浪费太多时间

线性探测法

使用线性探测法,一定要保证tablesize大于datasize,需要依靠哈希表中的空位来解决碰撞问题。

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常见的三种哈希结构

当我们想使用哈希法来解决问题的时候,我们一般会选择如下三种数据结构。

  • 数组
  • set (集合)
  • map(映射)

在C++中,set 和 map 分别提供以下三种数据结构,其底层实现以及优劣如下表所示:

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std::unordered_set底层实现为哈希表,std::set 和std::multiset 的底层实现是红黑树,红黑树是一种平衡二叉搜索树,所以key值是有序的,但key不可以修改,改动key值会导致整棵树的错乱,所以只能删除和增加。

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std::unordered_map 底层实现为哈希表,std::map 和std::multimap 的底层实现是红黑树。同理,std::map 和std::multimap 的key也是有序的(这个问题也经常作为面试题,考察对语言容器底层的理解)。

当我们要使用集合来解决哈希问题的时候,优先使用unordered_set,因为它的查询和增删效率是最优的,如果需要集合是有序的,那么就用set,如果要求不仅有序还要有重复数据的话,那么就用multiset。

那么再来看一下map ,在map 是一个key value 的数据结构,map中,对key是有限制,对value没有限制的,因为key的存储方式使用红黑树实现的。

三种数据结构的选择

  1. 数据量给定而且没有太大需求的可以直接选择数组。
  2. 数据量未知而且如果哈希值比较少、特别分散、跨度非常大,使用set,使用数组就造成空间的极大浪费
  3. 直接使用set 不仅占用空间比数组大,而且速度要比数组慢,set把数值映射到key上都要做hash计算的,所以可以用数组的优先选择数组
  4. map是采用了key-value的方式,一般可以用来保存一一对应的键值对