【尚硅谷】Java数据结构与算法笔记09 - 哈希表

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一、哈希表引入

1看一个实际需求, google 公司的一个上机题:
2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.
3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)

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二、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。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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三、Google公司的一个上机题

3.1 题目描述

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.

要求

1不使用数据库,速度越快越好 $\Rightarrow$ 哈希表(散列)
2添加时, 保证按照 id 从低到高揷入 [课后思考: 如果 id 不是从低到高揷入, 但要求各条链表仍是从低到 高, 怎么解决?]
3使用链表来实现哈希表, 该链表不带表头[即: 链表的第一个结点就存放雇员信息]
4思路分析并画出示意图

3.2 代码实现

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");

            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
                    Emp emp = new Emp(id, name);
                    hashTab.add(emp);
                    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];
        //留一个坑, 这时不要分别初始化每个链表
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
        }
    }

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

    }

    //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);
        Emp emp = empLinkedListArray[empLinkedListNO].findEmpById(id);
        if (emp != 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 Emp {
    public int id;
    public String name;
    public Emp next; //next 默认为 null

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

//创建EmpLinkedList ,表示链表
class EmpLinkedList {
    //头指针执行第一个Emp,因此我们这个链表的head 是直接指向第一个Emp
    private Emp 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(Emp emp) {
        //如果是添加第一个雇员
        if (head == null) {
            head = emp;
            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
        Emp 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 = emp;
    }

    //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");
        Emp 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 Emp 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
        Emp curEmp = head;
        while (true) {
            if (curEmp.id == id) {//找到
                break;//这时curEmp就指向要查找的雇员
            }
            //退出
            if (curEmp.next == null) {//说明遍历当前链表没有找到该雇员
                curEmp = null;
                break;
            }
            curEmp = curEmp.next;//以后
        }

        return curEmp;
    }
}