java 散列与散列码探讨 ,简单HashMap实现散列映射表运行各种操作示列

Posted 2020-09-12 yfceshi

java 散列与散列码探讨 ,简单HashMap实现散列映射表运行各种操作示列

package org.rui.collection2.maps;
/**
 * 散列与散列码
 * 将土拔鼠对象与预报对象联系起来，
 * @author lenovo
 *
 */
//土拨鼠
public class Groundhog {
	protected int number;
	public Groundhog(int n)
	{
		number=n;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "Groundhog #" + number;
	}
}

package org.rui.collection2.maps;

import java.util.Random;

//预測
public class Prediction {
	private static Random rand=new Random(47);
	private boolean shadow=rand.nextDouble()>0.5;
	
	@Override
	public String toString() {
		if(shadow)
			return "六周后是冬天";//六个周的冬天six more weeks of winter
		else
			return "早春";//早春Early spring!
	}
}

package org.rui.collection2.maps;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * 散列与散列码
 * 将土拔鼠对象与预报对象联系起来。
 * 每一个Groundhog被 予一个标识 数字。于是能够在hasmmap中这样查找Prediction：
 * 给我与Groundhog #3相关的prediction
 * prediction类包括一个boolean 和toString 
 * 布尔 值用random来初始化；而Tostring方法则解释结果。
 
 * detecSpring方法使用反射机制来实例化例用Groundhog类或不论什么从GroundHog派生出来的类.
 * 
 * @author lenovo
 *
 */
public class SpringDetector {
	//发现
	public static <T extends Groundhog> void detectSpring(Class<T> type) throws Exception
	{
		Constructor<T> ghog=type.getConstructor(int.class);
		Map<Groundhog, Prediction> map=new HashMap<Groundhog, Prediction>();
		
		//初始化map
		for(int i=0;i<10;i++)
		{
			map.put(ghog.newInstance(i), new Prediction());
		}
		System.out.println("map:="+map);
		
		//生成一个number=3的士拔鼠
		Groundhog gh=ghog.newInstance(3);
		//查找预測
		System.out.println("looking up prediction for:"+gh);
		
		//在初始化中的map中查找 
		if(map.containsKey(gh))
			System.out.println(map.get(gh));
		else
			System.out.println("key not found "+gh);
		//看起来非常easy，可是他不工作，无法找到  须要实现hacode 和equals 下章解说
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		detectSpring(Groundhog.class);
	}
}
/**output:
map:={Groundhog #5=早春, Groundhog #7=早春, Groundhog #8=六周后是冬天, Groundhog #0=六周后是冬天, Groundhog #9=六周后是冬天, Groundhog #2=早春, Groundhog #1=六周后是冬天, Groundhog #4=六周后是冬天, Groundhog #3=早春, Groundhog #6=早春}
looking up prediction for:Groundhog #3
key not found Groundhog #3
*/

package org.rui.collection2.maps;
/**
 * 假设要使用自已的类作为HashMap的健，必须同一时候重载hashCode和equlas
 * 示列
 * @author lenovo
 *
 */
//土拨鼠2
public class Groundhog2 extends Groundhog{
	//public int number;
	public Groundhog2(int n){ super(n);	}
	@Override
	public int hashCode() {
		return number;
	}
	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
	 return obj instanceof Groundhog2 && 
			 (number==((Groundhog2)obj).number);
	}

	

}

package org.rui.collection2.maps;
/**
 * Groundhog2.hashCode返回Groundhog的标识数字（编号）作为散列码。

 * 在此例中，程序猿负责确保不同的groundhog具有不同的编号。hashCode并不须要总是可以返回唯一的标识 码
 * 但equals必须严格推断对象是否同样
 * @author lenovo
 *
 */		
public class SpringDetector2 {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		SpringDetector.detectSpring(Groundhog2.class);
	}

}
/**
map:={Groundhog #0=六周后是冬天, Groundhog #1=六周后是冬天, Groundhog #2=早春, Groundhog #3=早春, Groundhog #4=六周后是冬天, Groundhog #5=早春, Groundhog #6=早春, Groundhog #7=早春, Groundhog #8=六周后是冬天, Groundhog #9=六周后是冬天}
looking up prediction for:Groundhog #3
早春
*/

package org.rui.collection2.maps;

import java.util.*;

/**
 * 理解hashCode 
 * 使用散列的目地在于 :你要使用一个对象来查找还有一个对象.
 *  只是使用TreeMap或者你自已实现的Map也能够达到此目地 以下的演示样例用
 * 一对ArrayList实现了一个Map
 * 
 * @author lenovo
 * 
 */
public class SlowMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> {
	private List<K> keys = new ArrayList<K>();
	private List<V> values = new ArrayList<V>();

	public V put(K key, V value) {
		V oldValue = get(key);
		if (!keys.contains(key)) {
			keys.add(key);
			values.add(value);// 加入新的
		} else
			// 它将被用来查找表示它在keys列表中的位置的数值型索引 而且这个数字被用作索引来产生与values列表相关联的值
			values.set(keys.indexOf(key), value);
		return oldValue;
	}

	public V get(Object key) {
		if (!keys.contains(key))
			return null;
		return values.get(keys.indexOf(key));
	}

	public Set<Map.Entry<K, V>> entrySet() {
		Set<Map.Entry<K, V>> set = new HashSet<Map.Entry<K, V>>();
		Iterator<K> ki = keys.iterator();
		Iterator<V> vi = values.iterator();
		while (ki.hasNext()) {
			set.add(new MapEntry<K, V>(ki.next(), vi.next()));

		}
		return set;
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 慢的
		SlowMap<String, String> map = new SlowMap<String, String>();
		map.put("CAMEROON", "yaounde");
		map.put("A", "aa");
		map.put("B", "bb");
		map.put("C", "cc");
		System.out.println(map);
		System.out.println(map.get("A"));
		System.out.println(map.entrySet());
	}

}
/**output:
{CAMEROON=yaounde, C=cc, B=bb, A=aa}
aa
[CAMEROON=yaounde, C=cc, B=bb, A=aa]
 */

package org.rui.collection2.maps;

import java.util.Map;

/**
 * 想要创建自已的map类型，就必须同一时候定义Map.Entry的实现
 * 
 * @author lenovo
 * 
 */
public class MapEntry<K, V> implements Map.Entry<K, V> {

	private K key;
	private V value;

	public MapEntry(K key, V value) {
		this.key = key;
		this.value = value;
	}

	@Override
	public K getKey() {
		return key;
	}

	@Override
	public V getValue() {
		return value;
	}

	@Override
	public V setValue(V v) {
		V result = value;
		value = v;
		return result;
	}

	public int hashCode() {
		// 异或 不同为1 同样的为0
		return (key == null ? 0 : key.hashCode())
				^ (value == null ? 0 : value.hashCode());
	}

	public boolean equals(Object o) {
		if (!(o instanceof MapEntry))return false;
		MapEntry me = (MapEntry) o;
		return (key == null ?
 
				me.getKey() == null : key.equals(me.getKey()))
				&& (value == null ? me.getValue() == null : value.equals(me
						.getValue()));
	}

	public String toString() {
		return key + "=" + value;
	}

}

package org.rui.collection2.maps;

import java.util.AbstractMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedList;
import java.util.ListIterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
 * 为速度而散列
 * 
 * 散列的价值在于速度。解决方式之中的一个就是保持健的排序状态。然后使用Collections.binarySearch()查询
 * 数组并不保存健本身。而是通过健对象生成一个数字，将其作为数组的下标。这个数字就是散列码。
 * 注意：这个 实现并不意味着对性能进行了调化，它仅仅是想要展示散列映射表运行的各种操作，
 * @author lenovo
 *
 */
public class SimpleHashMap<K,V> extends AbstractMap<K, V> {

	
	static final int SIZE=997;
	//你不可能拥有一个物理geerics数组
	//you can‘t have a physical array of geerics
	//but you can upcast to one 可是你能够向上抛
	LinkedList<MapEntry<K,V>>[] buckets=new LinkedList[SIZE];//bucket桶  位
	/***
	 * 对于put方法 hasCode将针对健而被调用。而且其结果被强制转换为正数。

	 * 为了使产生的数字适合bucket数组的大小  取模操作符将依照该数组的尺寸取模，
	 * 假设数组的某个位置是null,这表示还没有元素被散列至此。所以，为了保存刚散列到该定位的对象
	 * 须要创建一个新的LinkedList
	 * 
	 */
	public V put(K key,V value)
	{
		V oldValue=null;
		int index=Math.abs(key.hashCode())%SIZE;
		if(buckets[index]==null)
		{
			buckets[index]=new LinkedList<MapEntry<K,V>>();
		}
		 LinkedList<MapEntry<K, V>> bucket=buckets[index];
		 MapEntry<K,V> pair=new MapEntry<K,V>(key,value);
		 boolean found=false;
		 ListIterator<MapEntry<K,V>> it=bucket.listIterator();
		 while(it.hasNext())
		 {
			 MapEntry<K,V> itM=it.next();
			 if(itM.getKey().equals(key))
			 {
				 oldValue=itM.getValue();
				 it.set(itM);//replace old with new
				 found=true;
				 break;
			 }
		 }
		 if(!found)
		 {
			 buckets[index].add(pair);
		 }
		 return oldValue;
	}
	
	/**
	 * get 依照put同样的方式计算在buckets数组中的索引，
	 * 这个非常重要，由于这样能够保证两个方法能够计算同样的位置
	 */
	
	@Override
	public V get(Object key) 
	{
		int index=Math.abs(key.hashCode())%SIZE;
		if(buckets[index]==null)return null;
		for(MapEntry<K,V> ipair:buckets[index])
			if(ipair.getKey().equals(key))
				return ipair.getValue();
		return null;
	}
	
	@Override
	public Set<java.util.Map.Entry<K, V>> entrySet() {
		Set<Map.Entry<K, V>> set=new HashSet<Map.Entry<K,V>>();
		for(LinkedList<MapEntry<K,V>> bucket:buckets)
		{
			if(bucket==null)continue;
			for(MapEntry<K,V> mpair:bucket)
				set.add(mpair);
		}
		return set;
	}
	////////////////////////////////////////////////////////
	public static void main(String[] args) {
		SimpleHashMap<String,String> simple=new SimpleHashMap<String,String>();
		simple.put("CAMEROON", "yaounde");
		simple.put("A", "aa");
		simple.put("B", "bb");
		simple.put("C", "cc");
		System.out.println(simple);
		System.out.println(simple.get("B"));
		System.out.println(simple.entrySet());
	}
}
/***output:
{CAMEROON=yaounde, C=cc, B=bb, A=aa}
bb
[CAMEROON=yaounde, C=cc, B=bb, A=aa]
 */