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1.jdk1.8中hashMap的原理,hash衝突如何解決

一:hashMap的工作原理

       HashMap是基於鏈地址法的原理,使用put(key, value)儲存物件到HashMap中,使用get(key)從HashMap中獲取物件。

       當我們給put()方法傳遞鍵和值時,我們先對鍵呼叫hashCode()方法計算hash從而得到bucket位置,進一步儲存,HashMap會根據當前bucket的佔用情況自動調整容量(超過Load Facotr則resize為原來的2倍),儲存Node物件。

       使用get(key)從HashMap中獲取物件時,它呼叫hashCode計算hash從而得到bucket位置,並進一步呼叫equals()方法確定鍵值對。如果發生碰撞的時候,Hashmap通過連結串列將產生碰撞衝突的元素組織起來,在Java 8中,如果一個bucket中碰撞衝突的元素超過某個限制(預設是8),則使用紅黑樹來替換連結串列,從而提高速度。

二:hash衝突

       如果兩個不同物件的hashCode相同,這種現象稱為hash衝突。

三:hash衝突的解決辦法

     在hashMap中,採用鏈地址法解決hash衝突。

常用方法有:開發定址法、再雜湊法、鏈地址法、建立公共溢位區。

(1)開放定址法

       這種方法也稱再雜湊法,其基本思想是:當關鍵字key的雜湊地址p=H(key)出現衝突時,以p為基礎,產生另一個雜湊地址p1,如果p1仍然衝突,再以p為基礎,產生另一個雜湊地址p2,…,直到找出一個不衝突的雜湊地址pi ,將相應元素存入其中。這種方法有一個通用的再雜湊函式形式:

Hi=(H(key)+di)% m   i=1,2,…,n

其中H(key)為雜湊函式,m 為表長,di稱為增量序列。增量序列的取值方式不同,相應的再雜湊方式也不同。主要有以下三種:

      1)線性探測再雜湊

          dii=1,2,3,…,m-1

          這種方法的特點是:衝突發生時,順序查看錶中下一單元,直到找出一個空單元或查遍全表。

     2)二次探測再雜湊

         di=12,-12,22,-22,…,k2,-k2    ( k<=m/2 )

         這種方法的特點是:衝突發生時,在表的左右進行跳躍式探測,比較靈活。

    3)偽隨機探測再雜湊

         di=偽隨機數序列。

         具體實現時,應建立一個偽隨機數發生器,(如i=(i+p) % m),並給定一個隨機數做起點。

        例如,已知雜湊表長度m=11,雜湊函式為:H(key)= key  %  11,則H(47)=3,H(26)=4,H(60)=5,假設下一個關鍵字為69,則H(69)=3,與47衝突。

        如果用線性探測再雜湊處理衝突,下一個雜湊地址為H1=(3 + 1)% 11 = 4,仍然衝突,再找下一個雜湊地址為H2=(3 + 2)% 11 = 5,還是衝突,繼續找下一個雜湊地址為H3=(3 + 3)% 11 = 6,此時不再衝突,將69填入5號單元。

        如果用二次探測再雜湊處理衝突,下一個雜湊地址為H1=(3 + 12)% 11 = 4,仍然衝突,再找下一個雜湊地址為H2=(3 - 12)% 11 = 2,此時不再衝突,將69填入2號單元。

       如果用偽隨機探測再雜湊處理衝突,且偽隨機數序列為:2,5,9,……..,則下一個雜湊地址為H1=(3 + 2)% 11 = 5,仍然衝突,再找下一個雜湊地址為H2=(3 + 5)% 11 = 8,此時不再衝突,將69填入8號單元。

(2)再雜湊法

       這種方法是同時構造多個不同的雜湊函式:

       Hi=RH1(key)  i=1,2,…,k

      當雜湊地址Hi=RH1(key)發生衝突時,再計算Hi=RH2(key)……,直到衝突不再產生。這種方法不易產生聚集,但增加了計算時間。

(3)鏈地址法

       這種方法的基本思想是將所有雜湊地址為i的元素構成一個稱為同義詞鏈的單鏈表,並將單鏈表的頭指標存在雜湊表的第i個單元中,因而查詢、插入和刪除主要在同義詞鏈中進行。鏈地址法適用於經常進行插入和刪除的情況。

(4)建立公共溢位區

       這種方法的基本思想是:將雜湊表分為基本表和溢位表兩部分,凡是和基本表發生衝突的元素,一律填入溢位表。