哈希表概念以及哈希沖突的處理

概念

哈希表(散列表 Hash)是相對于線性表、樹形結(jié)構(gòu)的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)泻蚊,它能在元素的存儲位置和其關(guān)鍵字直接建立某種之間關(guān)系,那么在進行查找時,就無需做或者做很少次的比較湿刽,就能通過這個關(guān)系直接由關(guān)鍵字找到對對應(yīng)的記錄。這就是散列查找法(Hase Search)的思想褐耳,它通過對元素的關(guān)鍵字值進行某種運算诈闺,直接求出元素的地址。即使用關(guān)鍵字到地址的直接轉(zhuǎn)換方法铃芦,而不需要反復(fù)比較买雾。因此,散列查找法又叫雜湊法或者散列法杨帽。

  • 散列函數(shù)和散列地址:在記錄的存儲位置p和關(guān)鍵字key直接建立一個確定的對應(yīng)關(guān)系H,使p=H(key)嗤军,稱這個對應(yīng)關(guān)系H為散列函數(shù)注盈,p為散列地址。
  • 散列表:一個有限連續(xù)的地址空間叙赚,用以存儲散列函數(shù)計算得到相對于散列地址的數(shù)據(jù)記錄老客,通常是一個一位數(shù)組僚饭。
  • 沖突和同義詞:對不同的關(guān)鍵字可能得到統(tǒng)一散列地址,即key1≠key2胧砰,而H(key1)=H(key2)鳍鸵,這種現(xiàn)象稱為沖突。具有相同函數(shù)值的關(guān)鍵字對該散列函數(shù)來說稱作同義詞尉间。

如何解決哈希沖突

選擇一個好的散列函數(shù)可以在一定程度上減少沖突偿乖,但在實際應(yīng)用中,很難完全避免發(fā)生沖突哲嘲,所以選擇一個有效的處理沖突的方法是散列表的另一個關(guān)鍵問題贪薪。
處理沖突的方法與散列表本身的組織形式有關(guān)。按組織形式的不同眠副,通常分為兩大類:開放地址法和鏈地址法画切。

開放地址法

開放地址法的基本思想是:把記錄都存儲在散列表數(shù)組中,當(dāng)某一記錄關(guān)鍵字key的初始散列地址H0=H(key)發(fā)生沖突時囱怕,以H0為基礎(chǔ)霍弹,采取合適方法計算得到另一地址H1,如果H1仍然發(fā)生沖突娃弓,已H1位基礎(chǔ)再求下一個地址H2典格,若H2仍然沖突,再求得H3忘闻,以此類推钝计,直至Hk不發(fā)生沖突為止,則Hk為該記錄在表中的散列地址齐佳。
根據(jù)計算方法私恬,可以分為以下三種探測方法:

  1. 線性探測法:這種探測方法可以將散列表假想成一個循環(huán)表。發(fā)生沖突時炼吴,從沖突地址的下一單元順序?qū)ふ铱諉卧久绻阶詈笠粋€位置也沒有找到空單元,則回到表頭開始繼續(xù)查找硅蹦,直到找到一個空位荣德,就把此元素放入此空位中。如果找不到空位童芹,則說明散列表已滿涮瞻,需要進行溢出操作。
    di = 1,2,3,4,...,m-1
  2. 二次探測法:
    di = 12,-12,22,-22,...k2,-k2(k≤m/2)
  3. 偽隨機探測法:
    di = 偽隨機數(shù)序列

線性探測法會在出現(xiàn)在處理過程中發(fā)生沖突的發(fā)生第一個散列地址不同的記錄爭奪同一個后繼散列地址的現(xiàn)象假褪,稱為二次聚集或者堆積署咽。即在處理同義詞的沖突過程中,又添加了非同義詞的沖突。
它的優(yōu)點是宁否,只要散列表未滿窒升,就一定能找到一個不發(fā)生沖突的地址

而二次探測法和偽隨機數(shù)探測法可以避免出現(xiàn)二次聚集現(xiàn)象,但是不保證一定能找到不發(fā)生沖突的地址慕匠。

鏈地址法

鏈地址法的基本思想是:把具有相同散列地址的記錄放在同一個單鏈表中饱须,稱為同義詞鏈表。有m個散列地址就有m個單鏈表台谊,同時用數(shù)組HT[0..m-1]存放各個鏈表的頭指針蓉媳,凡是散列地址為i的記錄都以結(jié)點的方式插入已HT[i]為頭結(jié)點的單鏈表中。

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