Java数据结构和算法(十七)哈希表

逆流者 2021年02月21日 28次浏览

哈希表

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。

实际问题

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,,速度越快越好=>哈希表(散列)
  • 添加时,保证按照 id 从低到高插入 [课后思考: 如果 id 不是从低到高插入,但要求各条链表仍是从低到高,怎么解决?]
  • 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]

思路分析示意图:
在这里插入图片描述

代码演示:

public class HashTableDemo {


    public static void main(String[] args) {
        HashTab hashTab = new HashTab(7);

        String key;
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("==== 菜单 ====");
            System.out.println("add: 添加员工");
            System.out.println("list: 显示员工");
            System.out.println("find: 查找员工");
            System.out.println("exit: 退出");
            System.out.println("=============");

            key = scanner.next();
            switch (key) {
                case "add":
                    System.out.println("输入id:");
                    int id = scanner.nextInt();
                    System.out.println("输入名称:");
                    String name = scanner.next();
                    Emp emp = new Emp(id, name);
                    hashTab.add(emp);
                    break;
                case "list":
                    hashTab.list();
                    break;
                case "find":
                    System.out.println("请输入要找到的id:");
                    id = scanner.nextInt();
                    hashTab.findEmpById(id);
                    break;
                case "exit":
                    scanner.close();
                    System.exit(0);
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}

class HashTab {
    private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;
    /**
     * 链表的个数
     */
    private int size;

    public HashTab(int size) {
        this.size = size;
        empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];
        for (int i = 0; i < empLinkedListArray.length; i++) {
            empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
        }
    }

    /**
     * 添加员工
     *
     * @param emp 员工对象
     */
    public void add(Emp emp) {
        int empLinkedListNo = hashFun(emp.id);
        empLinkedListArray[empLinkedListNo].add(emp);
    }

    public void list() {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            empLinkedListArray[i].list(i);
        }
    }

    /**
     * 根据id 查找员工
     *
     * @param id id
     */
    public void findEmpById(int id) {
        int empLinkedListNo = hashFun(id);
        Emp emp = empLinkedListArray[empLinkedListNo].findEmpById(id);
        if (emp != null) {
            System.out.printf("在第%d 条链条中找到 员工 id=%d\n", empLinkedListNo + 1, id);
        } else {
            System.out.println("在哈希表中,没有找到该员工!");
        }


    }

    /**
     * 使用简单取模来代替 散列函数
     *
     * @param id id
     * @return
     */
    public int hashFun(int id) {
        return id % size;
    }


}

/**
 * 员工类
 */
class Emp {
    public int id;
    public String name;
    public Emp next;

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

/**
 * 链表
 */
class EmpLinkedList {

    private Emp head;

    /**
     * 添加员工到链表(添加到链表最后)
     * 这里我们约定员工的id是自增的
     *
     * @param emp 员工
     */
    public void add(Emp emp) {
        if (head == null) {
            head = emp;
            return;
        }
        Emp curEmp = head;
        // 找到链表的最后一个节点
        while (true) {
            if (curEmp.next == null) {
                break;
            }
            curEmp = curEmp.next;
        }
        curEmp.next = emp;

    }

    public void list(int no) {
        if (head == null) {
            System.out.println("第 " + (no + 1) + " 链表为空");
            return;
        }

        Emp curEmp = head;
        while (true) {
            System.out.printf("第 " + (no + 1) + " 链表 =>id=%d name=%s\t", curEmp.id, curEmp.name);
            if (curEmp.next == null) {
                break;
            }
            curEmp = curEmp.next;
        }
        System.out.println();

    }

    /**
     * 根据id查找员工
     *
     * @param id 员工id
     * @return 员工对象
     */
    public Emp findEmpById(int id) {
        if (head == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return null;
        }
        Emp curEmp = head;
        while (true) {
            if (curEmp.id == id) {
                break;
            }
            if (curEmp.next == null) {
                curEmp = null;
                break;
            }
            curEmp = curEmp.next;
        }
        return curEmp;
    }


}
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
1
输入名称:
a
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
2
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
2
输入名称:
b
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
3
输入名称:
c
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
4
输入名称:
d
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
list
第 1 链表为空
第 2 链表 =>id=1 name=a	
第 3 链表 =>id=2 name=b	
第 4 链表 =>id=3 name=c	
第 5 链表 =>id=4 name=d	
第 6 链表为空
第 7 链表为空
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
5
输入名称:
e
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
6
输入名称:
f
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
7
输入名称:
g
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
8
输入名称:
h
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
list
第 1 链表 =>id=7 name=g	
第 2 链表 =>id=1 name=a	第 2 链表 =>id=8 name=h	
第 3 链表 =>id=2 name=b	
第 4 链表 =>id=3 name=c	
第 5 链表 =>id=4 name=d	
第 6 链表 =>id=5 name=e	
第 7 链表 =>id=6 name=f	
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
9
输入名称:
i
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
list
第 1 链表 =>id=7 name=g	
第 2 链表 =>id=1 name=a	第 2 链表 =>id=8 name=h	
第 3 链表 =>id=2 name=b	第 3 链表 =>id=9 name=i	
第 4 链表 =>id=3 name=c	
第 5 链表 =>id=4 name=d	
第 6 链表 =>id=5 name=e	
第 7 链表 =>id=6 name=f	
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
find
请输入要找到的id:
5
在第6 条链条中找到 员工 id=5
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
add
输入id:
18
输入名称:
jjjjj
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============
list
第 1 链表 =>id=7 name=g	
第 2 链表 =>id=1 name=a	第 2 链表 =>id=8 name=h	
第 3 链表 =>id=2 name=b	第 3 链表 =>id=9 name=i	
第 4 链表 =>id=3 name=c	
第 5 链表 =>id=4 name=d	第 5 链表 =>id=18 name=jjjjj	
第 6 链表 =>id=5 name=e	
第 7 链表 =>id=6 name=f	
==== 菜单 ====
add: 添加员工
list: 显示员工
find: 查找员工
exit: 退出
=============