HashMap图解原理与数据结构

Posted 2021-04-12 漫话编程

面试被虐

周末你好！我是狮子王辛巴。一名无缘985，日常996工程师。利用周末休息时间给大家献上一篇技术文章。

作为一名为人民币服务的工程师，学好技术是多么重要的事情。今天跟各位老铁们详细说说日常的开发中经常用到的HashMap。

怎么可能骗你，真的哦，无论我们在开发中还是在面试的时候HashMap必问好不好。上次“娜娜”去熊厂 就被面试官问到了，被虐的体无完肤。哼~~~哼~~~哼~~~~哼~~~~哼~~~~哼~~哼~~~哼~~~~

娜娜宝贝别生气了，辛巴哥哥现场教学了。首先我们快速回忆下我们日常开发中怎么使用hashmap的。

快速开始

 
   
   
 

  
    
    
  
public class App {
  
    
    
  
 public static void main(String[] args) {
  
    
    
  
 //Map map = new HashMap<>();
  
    
    
  
 App map=new App();
  
    
    
  
 map.put("刘一", "刘一");
  
    
    
  
 map.put("陈二", "陈二");
  
    
    
  
 map.put("张三", "张三");
  
    
    
  
 map.put("李四", "李四");
  
    
    
  
 map.put("王五", "王五");
 map.put("java_jiagou"
);

  
    
    
  
 System.out.println(map.get("java_jiagou"));
  
    
    
  
 }
 
   
   
 

hashmap在我们日常工作一般用的多的就是其put方法和get方法。

技术本质

现在我们已经对hashmap有一个大致的了解了，接下来我们要去了解其底层的原理，也就是本质。很多朋友在面试的时候经常被问到hashmap底层实现原理？都说是数据+链表 ok！估计大家都会被了 但是真正知道底层如何存储的我相信不多，不急 我们来看下数组和链表的定义

数组

数组：采用一段连续的存储单元来存储数据。对于指定下标的查找，时间复杂度为O(1)；对于一般的插入删除操作， 涉及到数组元素的移动，其平均复杂度也为O(n)

Java代码表示

 
   
   
 

  
    
    
  
 //数组:采用一段连续的存储单元来存储数据。
  
    
    
  
 //特点:指定下标O(1) 删除插入O（N） 数组：查询快 插入慢 ArrayList
  
    
    
  
 public static void main(String[] args) {
  
    
    
  
 Integer[] integers = new Integer[10];
  
    
    
  
 integers[0]=0;//王五
  
    
    
  
 integers[1]=1;
  
    
    
  
 integers[2]=2;
  
    
    
  
 integers[9]=9;
 
   
   
 

链表

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的 对于链表的新增，删除等操作（在找到指定操作位置后），仅需处理结点间的引用即可，时间复杂度为O(1)， 而查找操作需要遍历链表逐一进行比对，复杂度为O(n)

 
   
   
 

  
    
    
  
public class Node {
  
    
    
  


  
    
    
  
 public Node next;
  
    
    
  
 private Object data;
  
    
    
  


  
    
    
  
 public Node(Object data) {
  
    
    
  
 this.data = data;
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 //链表：链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构
  
    
    
  
 //特点：插入、删除时间复杂度O（1） 查找遍历时间复杂度0（N） 插入快 查找慢
  
    
    
  
 public static void main(String[] args) {
  
    
    
  
 Node node=new Node(15);
  
    
    
  
 node.next=new Node(1);
  
    
    
  
 node.next.next=new Node(9);
  
    
    
  
 }
 
   
   
 

哈希算法

实现原理PUT

刚才我们分析了hashmap由数组+链表构成，介绍了数组+链表的描述，接下来我们就把这两个数据结构整合在一起吧，在整合在一起 我们写一个伪put代码，目的是看hahsmap底层存储

 
   
   
 

  
    
    
  
 /***
  
    
    
  
 * 输出 key value hashcode 等 hash算法
  
    
    
  
 * @param key
  
    
    
  
 * @param value
  
    
    
  
 */
  
    
    
  
 public void put(String key, String value) {
  
    
    
  
 //hash函数
  
    
    
  
 System.out.printf("key:%s,hash值:%s,存储位置:%s
", key, key.hashCode(), Math.abs(key.hashCode() % 15));
  
    
    
  
 }
 
   
   
 

运行代码如下

 
   
   
 

  
    
    
  
key:刘一,hash值:671464,存储位置:4
  
    
    
  
key:陈二,hash值:1212740,存储位置:5
  
    
    
  
key:张三,hash值:774889,存储位置:4
  
    
    
  
key:李四,hash值:842061,存储位置:6
  
    
    
  
key:王五,hash值:937065,存储位置:0
  
    
    
  
key:java_jiagou,hash值:1185548040,存储位置:0
 
   
   
 

对应的图形存储结构就是：

1. 初始化：**2. 第一次put：

这次put“刘一” 存放在下标为4的数组上，对象类型是

 
   
   
 

  
    
    
  
class Entry<K, V>
  
    
    
  
 K k;
  
    
    
  
 V v;
  
    
    
  
 int hash;
  
    
    
  
 Entry<K, V> next;
 
   
   
 

key:刘一,hash值:671464,存储位置:4

第二次put：这次put“陈二” 存放在下标为5的数组上

key:陈二,hash值:1212740,存储位置:5

第三次put：这次次put“张三” 存放在下标为4的数组上，可是下标为4已经有“刘一”了，如果暴力存储会出问题的呀。别急嘛，我们刚才不是还学了链表嘛。这个时候该链表上场了。

key:张三,hash值:774889,存储位置:4

第N次put：我相信通过前几次的put大家都会put了吧，最后存储结构是这样的。

实现原理GET

我们put是根据hash算法定位到数组下标的，那我们get怎么找到他们了？非常简单嘛原路去找 尽然可以通过hash算法put，肯定也可以通过hash算法get到嘛。A点尽然可以到B点，那自然B点也可以到A点嘛。示范一个，只示范一个。

实现

娜娜你听懂了嘛？哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈！快到碗里来吧

总结

好了各位，以上就是这篇文章的全部内容了，能看到这里的人呀，都是牛人。那我再布置个作业吧。根据我们图形的演示，你能手写实现吗？

我提示下

 
   
   
 

  
    
    
  
public interface Map<K,V> {
  
    
    
  
 public V put(K k,V v);
  
    
    
  
 public V get(K k);
  
    
    
  
 public int size();
  
    
    
  
 interface Entry<K,V>{
  
    
    
  
 public K getKey();
  
    
    
  
 public V getValue();
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
}
 
   
   
 

需要源代码的牛人欢迎联系我呀。

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