第 9 章 哈希表

1、Google 上机题

  • 看一个实际需求， google 公司的一个上机题:
  • 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, 住址…)，当输入该员工的 id 时，要求查找到该员工的所有信息

  • 要求：不使用数据库，尽量节省内存，速度越快越好 => 哈希表(散列)

    2、哈希表基本介绍

  • 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。

  • 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。
  • 哈希表的核心：private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;
  • 哈希表编程思路：

先根据对象的信息将其散列，得到 hashCode
根据对象的 hashCode 值，找到对应的数组下标，其实就是找到存储对象的链表
在链表中进行相应的增删改查操作
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3、代码实现

3.1、Emp 节点

  1. //表示一个雇员
  2. class EmpNode {
  3.     public int id;
  4.     public String name;
  5.     public EmpNode next; // next 默认为 null
  7.     public EmpNode(int id, String name) {
  8.         super();
  9.         this.id = id;
  10.         this.name = name;
  11.     }
  12. }

3.2、Emp 链表

  • head 是首指针（指向真正存放数据的节点），不是头指针 ```java //创建EmpLinkedList ,表示链表 class EmpLinkedList { // 首指针，指向第一个EmpNode,因此我们这个链表的head 是直接指向第一个EmpNode private EmpNode head; // 默认null

    // 添加雇员到链表 // 说明 // 1. 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(EmpNode empNode) {

    1.   // 如果是添加第一个雇员
    2.   if (head == null) {
    3.       head = empNode;
    4.       return;
    5.   }
    6.   // 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
    7.   EmpNode curEmp = head;
    8.   while (true) {
    9.       if (curEmp.next == null) {// 说明到链表最后
    10.           break;
    11.       }
    12.       curEmp = curEmp.next; // 后移
    13.   }
    14.   // 退出时直接将emp 加入链表
    15.   curEmp.next = empNode;

    }

    // 遍历链表的雇员信息 public void list(int no) {

    1.   if (head == null) { // 说明链表为空
    2.       System.out.println("第 " + (no + 1) + " 链表为空");
    3.       return;
    4.   }
    5.   System.out.print("第 " + (no + 1) + " 链表的信息为");
    6.   EmpNode curEmp = head; // 辅助指针
    7.   while (true) {
    8.       System.out.printf(" => id=%d name=%s ", curEmp.id, curEmp.name);
    9.       if (curEmp.next == null) {// 说明curEmp已经是最后结点
    10.           break;
    11.       }
    12.       curEmp = curEmp.next; // 后移，遍历
    13.   }
    14.   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 EmpNode findEmpById(int id) {

    1.   // 判断链表是否为空
    2.   if (head == null) {
    3.       System.out.println("链表为空");
    4.       return null;
    5.   }
    6.   // 辅助指针
    7.   EmpNode curEmp = head;
    8.   while (true) {
    9.       if (curEmp.id == id) {// 找到
    10.           break;// 这时curEmp就指向要查找的雇员
    11.       }
    12.       curEmp = curEmp.next;// 后移
    13.       // 退出
    14.       if (curEmp == null) {// 说明遍历当前链表没有找到该雇员
    15.           break;
    16.       }
    17.   }
    19.   return curEmp;

    }

}

  1. <a name="DQ9Eh"></a>
  2. ### 3.3、Emp 哈希表
  3. ```java
  4. //创建HashTab 管理多条链表
  5. class HashTab {
  6.     private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;
  7.     private int size; // 表示有多少条链表
  9.     // 构造器
  10.     public HashTab(int size) {
  11.         this.size = size;
  12.         // 初始化empLinkedListArray
  13.         empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];
  14.         for (int i = 0; i < size; i++) {
  15.             empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
  16.         }
  17.     }
  19.     // 添加雇员
  20.     public void add(EmpNode empNode) {
  21.         // 根据员工的id ,得到该员工应当添加到哪条链表
  22.         int empLinkedListNO = hashFun(empNode.id);
  23.         // 将emp 添加到对应的链表中
  24.         empLinkedListArray[empLinkedListNO].add(empNode);
  25.     }
  27.     // 遍历所有的链表,遍历hashtab
  28.     public void list() {
  29.         for (int i = 0; i < size; i++) {
  30.             empLinkedListArray[i].list(i);
  31.         }
  32.     }
  34.     // 根据输入的id,查找雇员
  35.     public void findEmpById(int id) {
  36.         // 使用散列函数确定到哪条链表查找
  37.         int empLinkedListNO = hashFun(id);
  38.         EmpNode empNode = empLinkedListArray[empLinkedListNO].findEmpById(id);
  39.         if (empNode != null) {// 找到
  40.             System.out.printf("在第%d条链表中找到 雇员 id = %d\n", (empLinkedListNO + 1), id);
  41.         } else {
  42.             System.out.println("在哈希表中，没有找到该雇员~");
  43.         }
  44.     }
  46.     // 编写散列函数, 使用一个简单取模法
  47.     public int hashFun(int id) {
  48.         return id % size;
  49.     }
  51. }

3.4、代码测试

  • 测试代码 ```java public class HashTabDemo {

    public static void main(String[] args) {

    1.   // 创建哈希表
    2.   HashTab hashTab = new HashTab(7);
    4.   // 写一个简单的菜单
    5.   String key = "";
    6.   Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    7.   while (true) {
    8.       System.out.println("add:  添加雇员");
    9.       System.out.println("list: 显示雇员");
    10.       System.out.println("find: 查找雇员");
    11.       System.out.println("exit: 退出系统");
    12.       System.out.println();
    13.       key = scanner.next();
    14.       switch (key) {
    15.       case "add":
    16.           System.out.println("输入id");
    17.           int id = scanner.nextInt();
    18.           System.out.println("输入名字");
    19.           String name = scanner.next();
    20.           // 创建 雇员
    21.           EmpNode empNode = new EmpNode(id, name);
    22.           hashTab.add(empNode);
    23.           break;
    24.       case "list":
    25.           hashTab.list();
    26.           break;
    27.       case "find":
    28.           System.out.println("请输入要查找的id");
    29.           id = scanner.nextInt();
    30.           hashTab.findEmpById(id);
    31.           break;
    32.       case "exit":
    33.           scanner.close();
    34.           System.exit(0);
    35.       default:
    36.           break;
    37.       }
    38.   }

    }

}

  2. - 程序运行结果
  3. ```java
  4. add:  添加雇员
  5. list: 显示雇员
  6. find: 查找雇员
  7. exit: 退出系统
  9. add
  10. 输入id
  11. 1
  12. 输入名字
  13. Heygo
  14. add:  添加雇员
  15. list: 显示雇员
  16. find: 查找雇员
  17. exit: 退出系统
  19. add
  20. 输入id
  21. 2
  22. 输入名字
  23. Oneby
  24. add:  添加雇员
  25. list: 显示雇员
  26. find: 查找雇员
  27. exit: 退出系统
  29. add
  30. 输入id
  31. 8
  32. 输入名字
  33. NiuNiu
  34. add:  添加雇员
  35. list: 显示雇员
  36. find: 查找雇员
  37. exit: 退出系统
  39. list
  40. 第 1 链表为空
  41. 第 2 链表的信息为 => id=1 name=Heygo  => id=8 name=NiuNiu 
  42. 第 3 链表的信息为 => id=2 name=Oneby 
  43. 第 4 链表为空
  44. 第 5 链表为空
  45. 第 6 链表为空
  46. 第 7 链表为空
  47. add:  添加雇员
  48. list: 显示雇员
  49. find: 查找雇员
  50. exit: 退出系统
  52. find
  53. 请输入要查找的id
  54. 1
  55. 在第2条链表中找到 雇员 id = 1
  56. add:  添加雇员
  57. list: 显示雇员
  58. find: 查找雇员
  59. exit: 退出系统
  61. find
  62. 请输入要查找的id
  63. 8
  64. 在第2条链表中找到 雇员 id = 8
  65. add:  添加雇员
  66. list: 显示雇员
  67. find: 查找雇员
  68. exit: 退出系统
  70. find
  71. 请输入要查找的id
  72. 9
  73. 在哈希表中，没有找到该雇员~
  74. add:  添加雇员
  75. list: 显示雇员
  76. find: 查找雇员
  77. exit: 退出系统

3.5、课后练习

  • 实现员工的删除

    4、Emp 哈希表全部代码

    ```java public class HashTabDemo {

    public static void main(String[] args) {

    1.   // 创建哈希表
    2.   HashTab hashTab = new HashTab(7);
    4.   // 写一个简单的菜单
    5.   String key = "";
    6.   Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    7.   while (true) {
    8.       System.out.println("add:  添加雇员");
    9.       System.out.println("list: 显示雇员");
    10.       System.out.println("find: 查找雇员");
    11.       System.out.println("exit: 退出系统");
    12.       System.out.println();
    13.       key = scanner.next();
    14.       switch (key) {
    15.       case "add":
    16.           System.out.println("输入id");
    17.           int id = scanner.nextInt();
    18.           System.out.println("输入名字");
    19.           String name = scanner.next();
    20.           // 创建 雇员
    21.           EmpNode empNode = new EmpNode(id, name);
    22.           hashTab.add(empNode);
    23.           break;
    24.       case "list":
    25.           hashTab.list();
    26.           break;
    27.       case "find":
    28.           System.out.println("请输入要查找的id");
    29.           id = scanner.nextInt();
    30.           hashTab.findEmpById(id);
    31.           break;
    32.       case "exit":
    33.           scanner.close();
    34.           System.exit(0);
    35.       default:
    36.           break;
    37.       }
    38.   }

    }

}

//创建HashTab 管理多条链表 class HashTab { private EmpLinkedList[] empLinkedListArray; private int size; // 表示有多少条链表

  1. // 构造器
  2. public HashTab(int size) {
  3.     this.size = size;
  4.     // 初始化empLinkedListArray
  5.     empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];
  6.     for (int i = 0; i < size; i++) {
  7.         empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
  8.     }
  9. }
  11. // 添加雇员
  12. public void add(EmpNode empNode) {
  13.     // 根据员工的id ,得到该员工应当添加到哪条链表
  14.     int empLinkedListNO = hashFun(empNode.id);
  15.     // 将emp 添加到对应的链表中
  16.     empLinkedListArray[empLinkedListNO].add(empNode);
  18. }
  20. // 遍历所有的链表,遍历hashtab
  21. public void list() {
  22.     for (int i = 0; i < size; i++) {
  23.         empLinkedListArray[i].list(i);
  24.     }
  25. }
  27. // 根据输入的id,查找雇员
  28. public void findEmpById(int id) {
  29.     // 使用散列函数确定到哪条链表查找
  30.     int empLinkedListNO = hashFun(id);
  31.     EmpNode empNode = empLinkedListArray[empLinkedListNO].findEmpById(id);
  32.     if (empNode != null) {// 找到
  33.         System.out.printf("在第%d条链表中找到 雇员 id = %d\n", (empLinkedListNO + 1), id);
  34.     } else {
  35.         System.out.println("在哈希表中，没有找到该雇员~");
  36.     }
  37. }
  39. // 编写散列函数, 使用一个简单取模法
  40. public int hashFun(int id) {
  41.     return id % size;
  42. }

}

//表示一个雇员 class EmpNode { public int id; public String name; public EmpNode next; // next 默认为 null

  1. public EmpNode(int id, String name) {
  2.     super();
  3.     this.id = id;
  4.     this.name = name;
  5. }

}

//创建EmpLinkedList ,表示链表 class EmpLinkedList { // 首指针，指向第一个EmpNode,因此我们这个链表的head 是直接指向第一个EmpNode private EmpNode head; // 默认null

  1. // 添加雇员到链表
  2. // 说明
  3. // 1. 假定，当添加雇员时，id 是自增长，即id的分配总是从小到大
  4. // 因此我们将该雇员直接加入到本链表的最后即可
  5. public void add(EmpNode empNode) {
  6.     // 如果是添加第一个雇员
  7.     if (head == null) {
  8.         head = empNode;
  9.         return;
  10.     }
  11.     // 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
  12.     EmpNode curEmp = head;
  13.     while (true) {
  14.         if (curEmp.next == null) {// 说明到链表最后
  15.             break;
  16.         }
  17.         curEmp = curEmp.next; // 后移
  18.     }
  19.     // 退出时直接将emp 加入链表
  20.     curEmp.next = empNode;
  21. }
  23. // 遍历链表的雇员信息
  24. public void list(int no) {
  25.     if (head == null) { // 说明链表为空
  26.         System.out.println("第 " + (no + 1) + " 链表为空");
  27.         return;
  28.     }
  29.     System.out.print("第 " + (no + 1) + " 链表的信息为");
  30.     EmpNode curEmp = head; // 辅助指针
  31.     while (true) {
  32.         System.out.printf(" => id=%d name=%s ", curEmp.id, curEmp.name);
  33.         if (curEmp.next == null) {// 说明curEmp已经是最后结点
  34.             break;
  35.         }
  36.         curEmp = curEmp.next; // 后移，遍历
  37.     }
  38.     System.out.println();
  39. }
  41. // 根据id查找雇员
  42. // 如果查找到，就返回Emp, 如果没有找到，就返回null
  43. public EmpNode findEmpById(int id) {
  44.     // 判断链表是否为空
  45.     if (head == null) {
  46.         System.out.println("链表为空");
  47.         return null;
  48.     }
  49.     // 辅助指针
  50.     EmpNode curEmp = head;
  51.     while (true) {
  52.         if (curEmp.id == id) {// 找到
  53.             break;// 这时curEmp就指向要查找的雇员
  54.         }
  55.         curEmp = curEmp.next;// 后移
  56.         // 退出
  57.         if (curEmp == null) {// 说明遍历当前链表没有找到该雇员
  58.             break;
  59.         }
  60.     }
  62.     return curEmp;
  63. }

}

```