哈希表的定义: 哈希存储的基本思想是以关键字Key为自变量,通过一定的函数关系(散列函数或哈希函数),计算出对应的函数值(哈希地址),以这个值作为数据元素的地址,并将数据元素存入到相应地址的存储单元中。 查找时再根据要查找的关键字采用同样的函数计算出哈希地址,然后直接到相应的存储单元中去取要找的数据元素即可。 哈希表的应用: 哈希表(hash table)是实现字典操作的一种有效的数据结构。 尽管最坏的情况下,散列表中查找一个元素的时间与链表中查找的时间相同,达到了O(n)。 然而实际应用中,散列的查找的性能是极好的。在一些合理的假设下,在散列表中查找一个元素的平均时间是O(1)。 建立哈希表操作步骤: 1) step1 取数据元素的关键字key,计算其哈希函数值(地址)。若该地址对应的存储空间还没有被占用,则将该元素存入;否则执行step2解决冲突。 2) step2 根据选择的冲突处理方法,计算关键字key的下一个存储地址。若下一个存储地址仍被占用,则继续执行step2,直到找到能用的存储地址为止。
常用的哈希函数: 构造哈希函数的方法有很多,总的原则是尽可能将关键字集合空间均匀的映射到地址集合空间中,同时尽可能降低冲突发生的概率。 1、除留余数法: H(Key) = key % p (p ≤ m) 取关键字除以p的余数作为哈希地址,p最好选择一个小于或等于m(哈希地址集合的个数)的某个最大素数
2、直接地址法 H(Key) = a * Key + b;这个“a,b”是常量。 3、数字分析法 比如有一组key1=112233,key2=112633,key3=119033, 针对这样的数我们分析数中间两个数比较波动,其他数不变。那么我们取key的值就可以是 key1=22,key2=26,key3=90。 4、平方取中法 此处忽略,见名识意。 5、折叠法 比如key=135790,要求key是2位数的散列值。那么我们将key变为13+57+90=160,然后去掉高位“1”,此时key=60, 这就是他们的哈希关系,这样做的目的就是地址与每一位的key都相关,来做到“散列地址”尽可能分散的目地。 冲突处理方法: 影响哈希查找效率的一个重要因素是哈希函数本身。当两个不同的数据元素的哈希值相同时,就会发生冲突。为减少发生冲突的可能性,哈希函数应该将数据尽可能分散地映射到哈希表的每一个表项中。 解决冲突的方法有以下两种: (1) 开放地址法 如果两个数据元素的哈希值相同,则在哈希表中为后插入的数据元素另外选择一个表项。 当程序查找哈希表时,如果没有在第一个对应的哈希表项中找到符合查找要求的数据元素,程序就会继续往后查找,直到找到一个符合查找要求的数据元素,或者遇到一个空的表项。 ①.线性探测法 这种方法在解决冲突时,依次探测下一个地址,直到有空的地址后插入,若整个空间都找遍仍然找不到空余的地址,产生溢出。 Hi =( H(Key) + di ) % m ( i = 1,2,3,...,k , k ≤ m-1 ) 地址增量 di = 1,2,...,m-1 , 其中 i 为探测次数 ②.二次探测法 地址增量序列为:di = 12,-12,22,-22 ,...,q2,-q2 (q ≤ m/2) ③.双哈希函数探测法 Hi =( H(Key) + i * RH(Key) ) % m ( i = 1,2,3,..., m-1 ) H(Key) , RH(Key) 是两个哈希函数,m为哈希表长度。 先用第一个哈希函数对关键字计算哈希地址,一旦产生地址冲突,再用第二个函数确定移动的步长寅子,最后通过步长因子序列由探测函数寻找空余的哈希地址。 H1 = ( a+b )%m , H2 = ( a + 2b )%m , ... , Hm-1 = ( a+(m-1)*b )%m (2) 链地址法 将哈希值相同的数据元素存放在一个链表中,在查找哈希表的过程中,当查找到这个链表时,必须采用线性查找方法。
Python字典dict的实现 是使用开放寻址法中的二次探查来解决冲突的。
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