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
image.png
image.png

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) {

      // 如果是添加第一个雇员
  if (head == null) {
      head = empNode;
      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
  EmpNode curEmp = head;
  while (true) {
      if (curEmp.next == null) {// 说明到链表最后
          break;
      }
      curEmp = curEmp.next; // 后移
  }
  // 退出时直接将emp 加入链表
  curEmp.next = empNode;

    }

    // 遍历链表的雇员信息 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");
  EmpNode curEmp = head; // 辅助指针
  while (true) {
      System.out.printf(" => id=%d name=%s ", curEmp.id, curEmp.name);
      if (curEmp.next == null) {// 说明curEmp已经是最后结点
          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 EmpNode findEmpById(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
  EmpNode curEmp = head;
  while (true) {
      if (curEmp.id == id) {// 找到
          break;// 这时curEmp就指向要查找的雇员
      }
      curEmp = curEmp.next;// 后移
      // 退出
      if (curEmp == null) {// 说明遍历当前链表没有找到该雇员
          break;
      }
  }

  return curEmp;

    }

}

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### 3.3、Emp 哈希表
```java
//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

    // 构造器
    public HashTab(int size) {
        this.size = size;
        // 初始化empLinkedListArray
        empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
        }
    }

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

    // 遍历所有的链表,遍历hashtab
    public void list() {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            empLinkedListArray[i].list(i);
        }
    }

    // 根据输入的id,查找雇员
    public void findEmpById(int id) {
        // 使用散列函数确定到哪条链表查找
        int empLinkedListNO = hashFun(id);
        EmpNode empNode = empLinkedListArray[empLinkedListNO].findEmpById(id);
        if (empNode != null) {// 找到
            System.out.printf("在第%d条链表中找到 雇员 id = %d\n", (empLinkedListNO + 1), id);
        } else {
            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;
    }

}

3.4、代码测试

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

    public static void main(String[] args) {

      // 创建哈希表
  HashTab hashTab = new HashTab(7);

  // 写一个简单的菜单
  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");
      System.out.println();
      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();
          // 创建 雇员
          EmpNode empNode = new EmpNode(id, name);
          hashTab.add(empNode);
          break;
      case "list":
          hashTab.list();
          break;
      case "find":
          System.out.println("请输入要查找的id");
          id = scanner.nextInt();
          hashTab.findEmpById(id);
          break;
      case "exit":
          scanner.close();
          System.exit(0);
      default:
          break;
      }
  }

    }

}


- 程序运行结果
```java
add:  添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统

add
输入id
1
输入名字
Heygo
add:  添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统

add
输入id
2
输入名字
Oneby
add:  添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统

add
输入id
8
输入名字
NiuNiu
add:  添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统

list
第 1 链表为空
第 2 链表的信息为 => id=1 name=Heygo  => id=8 name=NiuNiu 
第 3 链表的信息为 => id=2 name=Oneby 
第 4 链表为空
第 5 链表为空
第 6 链表为空
第 7 链表为空
add:  添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统

find
请输入要查找的id
1
在第2条链表中找到 雇员 id = 1
add:  添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统

find
请输入要查找的id
8
在第2条链表中找到 雇员 id = 8
add:  添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
exit: 退出系统

find
请输入要查找的id
9
在哈希表中，没有找到该雇员~
add:  添加雇员
list: 显示雇员
find: 查找雇员
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) {

      // 创建哈希表
  HashTab hashTab = new HashTab(7);

  // 写一个简单的菜单
  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");
      System.out.println();
      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();
          // 创建 雇员
          EmpNode empNode = new EmpNode(id, name);
          hashTab.add(empNode);
          break;
      case "list":
          hashTab.list();
          break;
      case "find":
          System.out.println("请输入要查找的id");
          id = scanner.nextInt();
          hashTab.findEmpById(id);
          break;
      case "exit":
          scanner.close();
          System.exit(0);
      default:
          break;
      }
  }

    }

}

//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

// 构造器
public HashTab(int size) {
    this.size = size;
    // 初始化empLinkedListArray
    empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
    }
}

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

}

// 遍历所有的链表,遍历hashtab
public void list() {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        empLinkedListArray[i].list(i);
    }
}

// 根据输入的id,查找雇员
public void findEmpById(int id) {
    // 使用散列函数确定到哪条链表查找
    int empLinkedListNO = hashFun(id);
    EmpNode empNode = empLinkedListArray[empLinkedListNO].findEmpById(id);
    if (empNode != null) {// 找到
        System.out.printf("在第%d条链表中找到 雇员 id = %d\n", (empLinkedListNO + 1), id);
    } else {
        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;
}

}

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

public EmpNode(int id, String name) {
    super();
    this.id = id;
    this.name = name;
}

}

//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) {
    // 如果是添加第一个雇员
    if (head == null) {
        head = empNode;
        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
    EmpNode curEmp = head;
    while (true) {
        if (curEmp.next == null) {// 说明到链表最后
            break;
        }
        curEmp = curEmp.next; // 后移
    }
    // 退出时直接将emp 加入链表
    curEmp.next = empNode;
}

// 遍历链表的雇员信息
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");
    EmpNode curEmp = head; // 辅助指针
    while (true) {
        System.out.printf(" => id=%d name=%s ", curEmp.id, curEmp.name);
        if (curEmp.next == null) {// 说明curEmp已经是最后结点
            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 EmpNode findEmpById(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
    EmpNode curEmp = head;
    while (true) {
        if (curEmp.id == id) {// 找到
            break;// 这时curEmp就指向要查找的雇员
        }
        curEmp = curEmp.next;// 后移
        // 退出
        if (curEmp == null) {// 说明遍历当前链表没有找到该雇员
            break;
        }
    }

    return curEmp;
}

}

```