Java数据结构与算法——哈希表

Posted 2022-08-01 张起灵-小哥

1.关于哈希表

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。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。

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2.代码案例

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。

package com.szh.hashtab;

import java.util.Objects;
import java.util.Scanner;

/**
 * 哈希表
 */
//雇员类
class Employee 
    public int id;
    public String name;
    public Employee next;

    public Employee(int id, String name) 
        this.id = id;
        this.name = name;
    


//创建EmpLinkedList, 表示链表
class EmployeeLinkedList 
    //头指针，指向第一个Emp。因此我们这个链表的head 是直接指向第一个Emp
    private Employee head; //默认为null

    //添加雇员到链表
    //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(Employee employee) 
        //如果添加的是第一个雇员
        if (head == null) 
            head = employee;
            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
        Employee curEmp = head;
        while (true) 
            if (curEmp.next == null)  //此时说明已经到了链表的最后
                break;
            
            curEmp = curEmp.next;
        
        //最后将要添加的雇员放在链表的最后
        curEmp.next = employee;
    

    //根据传入的no，确定要遍历哪条链表的雇员信息
    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: ");
        Employee curEmp = head; //辅助指针
        while (true) 
            System.out.printf(" => id = %d, name = %s\\t", curEmp.id, curEmp.name);
            if (curEmp.next == null)  //说明curEmp已经是最后节点
                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 Employee findEmployeeById(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
        Employee curEmp = head;
        while (true) 
            if (curEmp.id == id)  //找到了，此时curEmp就是要查找的雇员信息
                break;
            
            if (curEmp.next == null)  //说明遍历当前链表没有找到该雇员
                curEmp = null; //没找到则将curEmp置为null
                break;
            
            curEmp = curEmp.next; //向后移动
        
        return curEmp;
    


//创建HashTab，使用哈希表来管理多条链表
class HashTab 
    private EmployeeLinkedList[] employeeLinkedLists;
    private int size; //表示共有多少条链表

    public HashTab(int size) 
        this.size = size;
        employeeLinkedLists = new EmployeeLinkedList[size];
        //这里需要分别初始化每条链表
        for (int i = 0; i < size; i++) 
            employeeLinkedLists[i] = new EmployeeLinkedList();
        
    

    //添加雇员
    public void add(Employee employee) 
        //根据员工的id，得到该员工应当添加到哪条链表
        int empLinkedListNo = hashFun(employee.id);
        //将emp添加到对应的链表中
        employeeLinkedLists[empLinkedListNo].add(employee);
    

    //遍历所有的链表，即遍历哈希表
    public void list() 
        for (int i = 0; i < size; i++) 
            employeeLinkedLists[i].list(i);
        
    

    //根据输入的id，查找雇员
    public void findEmployeeById(int id) 
        //使用散列函数确定到哪条链表查找
        int empLinkedListNo = hashFun(id);
        Employee employee = employeeLinkedLists[empLinkedListNo].findEmployeeById(id);
        if (Objects.nonNull(employee))  //找到
            System.out.printf("在第 %d 条链表中找到 雇员 id = %d\\n", (empLinkedListNo + 1), id);
         else  //未找到
            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;
    


public class HashTabDemo 
    public static void main(String[] args) 
        //创建哈希表
        HashTab hashTab = new HashTab(7);

        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();
                    Employee employee = new Employee(id, name);
                    hashTab.add(employee);
                    break;
                case "list":
                    hashTab.list();
                    break;
                case "find":
                    System.out.println("请输入要查找的id: ");
                    id = scanner.nextInt();
                    hashTab.findEmployeeById(id);
                    break;
                case "exit":
                    scanner.close();
                    System.exit(0);
                default:
                    break;
            
        
    

代码中的注释已经写的很清楚了，我就不再多说了，下面是测试相关截图。