美文网首页
【黑马程序员济南校区】Hashmap实现原理和重写Hashmap

【黑马程序员济南校区】Hashmap实现原理和重写Hashmap

作者: keaiai | 来源:发表于2018-04-22 22:50 被阅读0次

【黑马程序员济南】Hashmap实现原理和重写Hashmap 

1.HashMap的数据结构

1.HashMap的数据结构

数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难;而链表的特点是:寻址困难,插入和删除容易。那么我们能不能综合两者的特性,做出一种寻址容易,插入删除也容易的数据结构?答案是肯定的,这就是我们要提起的哈希表,哈希表有多种不同的实现方法,我接下来解释的是最常用的一种方法——拉链法,我们可以理解为“链表的数组” 

我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的,一个长度为16的数组中,每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得,也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中,12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。

HashMap其实也是一个线性的数组实现的,所以可以理解为其存储数据的容器就是一个线性数组。这可能让我们很不解,一个线性的数组怎么实现按键值对来存取数据呢?这里HashMap有做一些处理。

1.首先HashMap里面实现一个静态内部类Entry,其重要的属性有 key , value, next,从属性key,value我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean,我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组,这个数组就是Entry[],Map里面的内容都保存在Entry[]里面。2.HashMap的存取实现

[if !supportLineBreakNewLine]

[endif]

     既然是线性数组,为什么能随机存取?这里HashMap用了一个小算法,大致是这样实现:

[java] view plain copy

[if !supportLineBreakNewLine]

[endif]

[if !supportLists]1.           [endif]//存储时:  

[if !supportLists]2.          [endif]int hash

= key.hashCode();// 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值  

[if !supportLists]3.          [endif]int index

= hash % Entry[].length;  

[if !supportLists]4.         [endif]Entry[index]

= value;  

[if !supportLists]5.         [endif]  

[if !supportLists]6.         [endif]//取值时:  

[if !supportLists]7.          [endif]int hash

= key.hashCode();  

[if !supportLists]8.         [endif]int index

= hash % Entry[].length;  

[if !supportLists]9.         [endif]return

Entry[index];  

到这里我们轻松的理解了HashMap通过键值对实现存取的基本原理

    3.疑问:如果两个key通过hash%Entry[].length得到的index相同,会不会有覆盖的危险?

这里HashMap里面用到链式数据结构的一个概念。上面我们提到过Entry类里面有一个next属性,作用是指向下一个Entry。打个比方, 第一个键值对A进来,通过计算其key的hash得到的index=0,记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B,通过计算其index也等于0,现在怎么办?HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C;这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。所以疑问不用担心。也就是说数组中存储的是最后插入的元素。到这里为止,HashMap的大致实现,我们应该已经清楚了。

当然HashMap里面也包含一些优化方面的实现,这里也说一下。比如:Entry[]的长度一定后,随着map里面数据的越来越长,这样同一个index的链就会很长,会不会影响性能?HashMap里面设置一个因素(也称为因子),随着map的size越来越大,Entry[]会以一定的规则加长长度。3.解决hash冲突的办法

    开放定址法(线性探测再散列,二次探测再散列,伪随机探测再散列)    再哈希法    链地址法    建立一个公共溢出区

Java中hashmap的解决办法就是采用的链地址法。4.实现自己的HashMap

Entry.java[java] view plain copy

[if !supportLineBreakNewLine]

[endif]

[if !supportLists]1.           [endif]package

edu.sjtu.erplab.hash;  

[if !supportLists]2.          [endif]  

[if !supportLists]3.          [endif]public

class Entry{  

[if !supportLists]4.         [endif] 

  final K key;  

[if !supportLists]5.         [endif] 

  V value;  

[if !supportLists]6.         [endif] 

  Entry next;//下一个结点  

[if !supportLists]7.          [endif] 

[if !supportLists]8.         [endif] 

  //构造函数  

[if !supportLists]9.         [endif] 

  public Entry(K k, V v, Entry n) {  

[if !supportLists]10.      [endif]    

   key = k;  

[if !supportLists]11.        [endif] 

      value = v;  

[if !supportLists]12.       [endif] 

      next = n;  

[if !supportLists]13.       [endif] 

  }  

[if !supportLists]14.       [endif]  

[if !supportLists]15.       [endif]    public final K getKey()

{  

[if !supportLists]16.       [endif]    

   return key;  

[if !supportLists]17.       [endif] 

  }  

[if !supportLists]18.       [endif]  

[if !supportLists]19.       [endif]    public final V

getValue() {  

[if !supportLists]20.     [endif]    

   return value;  

[if !supportLists]21.       [endif] 

  }  

[if !supportLists]22.       [endif]  

[if !supportLists]23.       [endif]    public final V

setValue(V newValue) {  

[if !supportLists]24.      [endif]    V oldValue =

value;  

[if !supportLists]25.      [endif]    

   value = newValue;  

[if !supportLists]26.      [endif]    

   return oldValue;  

[if !supportLists]27.       [endif]    }  

[if !supportLists]28.      [endif]  

[if !supportLists]29.      [endif]    public final boolean

equals(Object o) {  

[if !supportLists]30.     [endif]    

   if (!(o instanceof Entry))  

[if !supportLists]31.       [endif] 

          return false;  

[if !supportLists]32.       [endif]    

   Entry e = (Entry)o;  

[if !supportLists]33.       [endif]    

   Object k1 = getKey();  

[if !supportLists]34.      [endif]    

   Object k2 = e.getKey();  

[if !supportLists]35.      [endif]    

   if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2)))

{  

[if !supportLists]36.      [endif]       

    Object v1 = getValue();  

[if !supportLists]37.       [endif]       

    Object v2 = e.getValue();  

[if !supportLists]38.      [endif]       

    if (v1 == v2 || (v1 != null &&

v1.equals(v2)))  

[if !supportLists]39.      [endif]       

        return true;  

[if !supportLists]40.    [endif]    

   }  

[if !supportLists]41.       [endif]    

   return false;  

[if !supportLists]42.      [endif]    }  

[if !supportLists]43.      [endif]  

[if !supportLists]44.     [endif]    public final int

hashCode() {  

[if !supportLists]45.     [endif]    

   return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^

(value==null ? 0 : value.hashCode());  

[if !supportLists]46.     [endif]    }  

[if !supportLists]47.      [endif]  

[if !supportLists]48.     [endif]    public final String

toString() {  

[if !supportLists]49.     [endif]    

   return getKey() + "=" + getValue();  

[if !supportLists]50.    [endif]    }  

[if !supportLists]51.       [endif]  

[if !supportLists]52.      [endif]}  

MyHashMap.java

[java] view plain copy

[if !supportLineBreakNewLine]

[endif]

[if !supportLists]1.           [endif]package edu.sjtu.erplab.hash;  

[if !supportLists]2.          [endif]  

[if !supportLists]3.          [endif]//保证key与value不为空  

[if !supportLists]4.         [endif]public

class MyHashMap {  

[if !supportLists]5.         [endif] 

  private Entry[] table;//Entry数组表  

[if !supportLists]6.         [endif] 

  static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;//默认数组长度  

[if !supportLists]7.          [endif] 

  private int size;  

[if !supportLists]8.         [endif]  

[if !supportLists]9.         [endif] 

  // 构造函数  

[if !supportLists]10.      [endif]    public MyHashMap()

{  

[if !supportLists]11.        [endif] 

      table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];  

[if !supportLists]12.       [endif] 

      size = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;  

[if !supportLists]13.       [endif] 

  }  

[if !supportLists]14.       [endif]  

[if !supportLists]15.       [endif]    //获取数组长度  

[if !supportLists]16.       [endif]    public int getSize()

{  

[if !supportLists]17.       [endif] 

      return size;  

[if !supportLists]18.       [endif]    }  

[if !supportLists]19.       [endif]      

[if !supportLists]20.     [endif]    // 求index  

[if !supportLists]21.       [endif] 

  static int indexFor(int h, int length) {  

[if !supportLists]22.       [endif]    

   return h % (length - 1);  

[if !supportLists]23.       [endif]    }  

[if !supportLists]24.      [endif]  

[if !supportLists]25.      [endif]    //获取元素  

[if !supportLists]26.      [endif]    public V get(Object key)

{  

[if !supportLists]27.       [endif]    

   if (key == null)  

[if !supportLists]28.      [endif]       

    return null;  

[if !supportLists]29.      [endif]    

   int hash = key.hashCode();// key的哈希值  

[if !supportLists]30.     [endif]    

   int index = indexFor(hash, table.length);// 求key在数组中的下标  

[if !supportLists]31.       [endif] 

      for (Entry e = table[index]; e !=

null; e = e.next) {  

[if !supportLists]32.       [endif]       

    Object k = e.key;  

[if !supportLists]33.       [endif]       

    if (e.key.hashCode() == hash && (k == key ||

key.equals(k)))  

[if !supportLists]34.      [endif]       

        return e.value;  

[if !supportLists]35.      [endif]    

   }  

[if !supportLists]36.      [endif]    

   return null;  

[if !supportLists]37.       [endif]    }  

[if !supportLists]38.      [endif]  

[if !supportLists]39.      [endif]    // 添加元素  

[if !supportLists]40.    [endif]    public V put(K key, V

value) {  

[if !supportLists]41.       [endif]    

   if (key == null)  

[if !supportLists]42.      [endif]       

    return null;  

[if !supportLists]43.      [endif]    

   int hash = key.hashCode();  

[if !supportLists]44.     [endif]    

   int index = indexFor(hash, table.length);  

[if !supportLists]45.     [endif]  

[if !supportLists]46.     [endif]    

   // 如果添加的key已经存在,那么只需要修改value值即可  

[if !supportLists]47.      [endif]    

   for (Entry e = table[index]; e != null; e =

e.next) {  

[if !supportLists]48.     [endif]       

    Object k = e.key;  

[if !supportLists]49.     [endif]       

    if (e.key.hashCode() == hash && (k == key ||

key.equals(k))) {  

[if !supportLists]50.    [endif]       

        V oldValue = e.value;  

[if !supportLists]51.       [endif]       

        e.value = value;  

[if !supportLists]52.      [endif]       

        return oldValue;// 原来的value值  

[if !supportLists]53.      [endif]       

    }  

[if !supportLists]54.     [endif]    

   }  

[if !supportLists]55.     [endif]    

   // 如果key值不存在,那么需要添加  

[if !supportLists]56.     [endif]    

   Entry e = table[index];// 获取当前数组中的e  

[if !supportLists]57.      [endif]    

   table[index] = new Entry(key, value, e);// 新建一个Entry,并将其指向原先的e  

[if !supportLists]58.     [endif]    

   return null;  

[if !supportLists]59.     [endif]    }  

[if !supportLists]60.    [endif]  

[if !supportLists]61.       [endif]}  

MyHashMapTest.java[java] view plain copy

[if !supportLineBreakNewLine]

[endif]

[if !supportLists]1.           [endif]package

edu.sjtu.erplab.hash;  

[if !supportLists]2.          [endif]  

[if !supportLists]3.          [endif]public

class MyHashMapTest {  

[if !supportLists]4.         [endif]  

[if !supportLists]5.         [endif] 

  public static void main(String[] args) {  

[if !supportLists]6.         [endif]  

[if !supportLists]7.          [endif] 

      MyHashMap map = new

MyHashMap();  

[if !supportLists]8.         [endif] 

      map.put(1, 90);  

[if !supportLists]9.         [endif] 

      map.put(2, 95);  

[if !supportLists]10.      [endif]    

   map.put(17, 85);  

[if !supportLists]11.        [endif] 

[if !supportLists]12.       [endif] 

      System.out.println(map.get(1));  

[if !supportLists]13.       [endif] 

      System.out.println(map.get(2));  

[if !supportLists]14.       [endif]    

   System.out.println(map.get(17));  

[if !supportLists]15.       [endif]    

   System.out.println(map.get(null));  

[if !supportLists]16.       [endif]    }  

[if !supportLists]17.       [endif]}  

相关文章

网友评论

      本文标题:【黑马程序员济南校区】Hashmap实现原理和重写Hashmap

      本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/ebphlftx.html