【数据结构与算法】详解什么是哈希表,并用代码手动实现一个哈希表(1)

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【数据结构与算法】详解什么是哈希表,并用代码手动实现一个哈希表(1)

2024-07-16 03:00| 来源: 网络整理| 查看: 265

let hashCode = 0

//取一个很大的数

for (let i = 0; i < str.length; i ++) {

hashCode = 37 * hashCode + str.charCodeAt(i)

}

//取余

return hashCode % size

}

// 插入或修改数据

HashTable.prototype.put = function (key, value) {

// 1.哈希化获得下标值

let index = this.hashFunc(key, this.length)

let current = this.storage[index]

// 2.判断该下标值的位置是否有数据

// 2.1无数据

if(!current) {

this.storage[index] = [[key, value]]

this.count ++

return;

}

// 2.2有数据

// 3.遍历对应索引上的数组

for (let i = 0; i < current.length; i ++) {

// 3.1已存在相同数据

if(current[i][0] === key) {

current[i][1] = value

return;

}

}

// 3.2未存在相同数据,直接添加数据

current.push([key, value])

this.count ++

}

}

我们来使用一下该方法

let ht = new HashTable()

// 执行put()方法6次

ht.put(‘abc’, ‘123’)

ht.put(‘hgf’, ‘124’)

ht.put(‘wds’, ‘125’)

ht.put(‘wer’, ‘126’)

ht.put(‘kgl’, ‘127’)

ht.put(‘kmg’, ‘128’)

// 查看哈希表内数据个数

console.log(ht.count) // 6

// 通过storage属性查看一下哈希表的内部结构

console.log(ht.storage)

/* storage打印结果

[

[ [ ‘wds’, ‘125’ ], [ ‘kgl’, ‘127’ ], [ ‘kmg’, ‘128’ ] ],

[ [ ‘wer’, ‘126’ ] ],

,

[ [ ‘hgf’, ‘124’ ] ],

[ [ ‘abc’, ‘123’ ] ]

]

*/

此时的哈希表内部是这样的

在这里插入图片描述

(4)实现get()方法

get()方法是用于查询哈希表中某个数据。该方法直接收一个参数,即用于查询的 key

实现思路:

通过哈希函数,将 key 哈希化,获取一个索引 index

判断哈希表 storage 数组的索引 index 上有无数据,若无,则返回 false

若有数据,则遍历该索引上的数组每个元素,比对每个元素的 key 是否与我们传入的 key 相等,若有查询到相等的值,则返回该值的 value

若无数据,则返回 false

思路和代码都比较简单,我们直接来看代码

function HashTable() {

// 属性

// 用于存储数据

this.storage = []

// 统计哈希表内数据个数

this.count = 0

// 设定哈希表初始长度

this.length = 7

//封装哈希函数

HashTable.prototype.hashFunc = function (str, size) {

let hashCode = 0

//取一个很大的数

for (let i = 0; i < str.length; i ++) {

hashCode = 37 * hashCode + str.charCodeAt(i)

}

//取余

return hashCode % size

}

// 获取数据

HashTable.prototype.get = function (key) {

// 1.获取相应的下标值

let index = this.hashFunc(key, this.length)

let current = this.storage[index]

// 2.判断该下标值的位置是否有数据

// 2.1 若该下标值位置不存在任何数据,则查找失败

if(!current) {

return false

}

// 2.2 该下标值位置有数据

// 3. 进行遍历查找

for(let i in current) {

// 3.1 找到对应数据并返回value

if(current[i][0] === key) {

return current[i][1]

}

}

// 3.2 没有找到对应数据,返回false

return false

}

}

我们来使用以下该方法

let ht = new HashTable()

// 执行put()方法 6次

ht.put(‘abc’, ‘123’)

ht.put(‘hgf’, ‘124’)

ht.put(‘wds’, ‘125’)

ht.put(‘wer’, ‘126’)

ht.put(‘kgl’, ‘127’)

ht.put(‘kmg’, ‘128’)

// 执行get()方法,获取 key为 ‘hgf’ 的值

console.log(ht.get(‘hgf’)) // 124

(5)实现del()方法(不具备减少容量功能)

del()方法是删除哈希表中某个数据。该方法接收一个参数 key

实现思路:

通过哈希函数,将 key 哈希化,获取一个索引 index

判断哈希表 storage 数组的索引 index 上有无数据,若无,则返回 false ,表示删除失败

若有数据,则遍历该索引上的数组每个元素,比对每个元素的 key 是否与我们传入的 key 相等,若有查询到相等的值,则直接删除该值,此时 this.count --,并返回被删除元素的 value值

若没有查询到相等的值,则返回 false ,表示删除失败

我们来看一下代码

function HashTable() {

// 属性

// 用于存储数据

this.storage = []

// 统计哈希表内数据个数

this.count = 0

// 设定哈希表初始长度

this.length = 7

//封装哈希函数

HashTable.prototype.hashFunc = function (str, size) {

let hashCode = 0

//取一个很大的数

for (let i = 0; i < str.length; i ++) {

hashCode = 37 * hashCode + str.charCodeAt(i)

}

//取余

return hashCode % size

}

// 删除数据

HashTable.prototype.del = function (key) {

// 1.获取相应的下标值

let index = this.hashFunc(key, this.length)

let current = this.storage[index]

// 2. 判断该索引位置有无数据

// 2.1 该下标值位置没有数据,返回false,删除失败

if(!current) {

return false

}

// 2.2 该下标值位置有数据

// 3. 遍历数组查找对应数据

for (let i in current) {

let inner = current[i]

// 3.1 找到对应数据了,删除该数据

if(inner[0] === key) {

current.splice(i, 1)

this.count –

return inner[1]

}

}

// 3.2 没有找到对应数据,则删除失败,返回false

return false

}

}

我们来使用一下该方法

let ht = new HashTable()

// 执行put()方法 6次

ht.put(‘abc’, ‘123’)

ht.put(‘hgf’, ‘124’)

ht.put(‘wds’, ‘125’)

ht.put(‘wer’, ‘126’)

ht.put(‘kgl’, ‘127’)

ht.put(‘kmg’, ‘128’)

// 删除 key为 'hgf’的元素

ht.del(‘hgf’) // 删除成功,返回 124

// 删除 key为 'ppp’的元素

ht.del(‘ppp’) // 删除失败,返回 false

// 查看哈希表内部结构

console.log(ht.storage)

/* storage打印结果

[

[ [ ‘wds’, ‘125’ ], [ ‘kgl’, ‘127’ ], [ ‘kmg’, ‘128’ ] ],

[ [ ‘wer’, ‘126’ ] ],

,

[],

[ [ ‘abc’, ‘123’ ] ]

]

*/

此时的哈希表内是这样的

在这里插入图片描述

(6)实现isEmpty()方法

isEmpty()方法是用于判断哈希表是否为空。该方法无需传参

该方法思路比较简单,直接判断属性 count 是否为 0 即可

我们来看一下代码

function HashTable() {

// 属性

// 用于存储数据

this.storage = []

// 统计哈希表内数据个数

this.count = 0

// 设定哈希表初始长度

this.length = 7

//封装哈希函数

HashTable.prototype.hashFunc = function (str, size) {

let hashCode = 0

//取一个很大的数

for (let i = 0; i < str.length; i ++) {

hashCode = 37 * hashCode + str.charCodeAt(i)

}

//取余

return hashCode % size

}

//判断哈希表是否为空

HashTable.prototype.isEmpty = function () {

return this.count === 0

}

}

我们来用一下该方法

let ht = new HashTable()

console.log(ht.isEmpty()) // false,哈希表为空

ht.put(‘abc’, ‘123’)

console.log(ht.isEmpty()) // true,哈希表不为空

(7)实现size()方法

size()方法就是用于返回哈希表中数据个数。该方法也无需传参

该方法实现思路也特别简单,直接返回属性 count 即可

我们来看一下代码

function HashTable() {

// 属性

// 用于存储数据

this.storage = []

// 统计哈希表内数据个数

this.count = 0

// 设定哈希表初始长度

this.length = 7

//封装哈希函数

HashTable.prototype.hashFunc = function (str, size) {

let hashCode = 0

//取一个很大的数

for (let i = 0; i < str.length; i ++) {

hashCode = 37 * hashCode + str.charCodeAt(i)

}

//取余

return hashCode % size

}

// 返回哈希表内元素个数

HashTable.prototype.size = function () {

return this.count

}

}

我们来用一下该方法

let ht = new HashTable()

console.log(ht.size()) // 0,哈希表内没有数据

ht.put(‘abc’, ‘123’)

console.log(ht.size()) // 1,哈希表内有一条数据

(8)实现resize()方法

resize()方法就是用来对哈希表的容量进行改变的,当填充因子过大,我们就对其进行扩容;当填充因子较小,我们就增加其容量。该方法接收一个参数 newLength,表示新的哈希表的容量。

实现思路:

将原本的属性 storage 赋值给一个新的变量 oldStorage,然后我们创建一个新的空数组赋值给 storage,并将参数 newLength 赋值给属性 length

遍历 oldStorage,根据哈希表新的容量大小 newLength 将原本哈希表中所有的数据重新哈希化 、插入数据即可

该方法难以用动图演示,所以大家好好理解一下,我们直接用代码来实现

function HashTable() {

// 属性

// 用于存储数据

this.storage = []

// 统计哈希表内数据个数

this.count = 0

// 设定哈希表初始长度

this.length = 7

//封装哈希函数

HashTable.prototype.hashFunc = function (str, size) {

let hashCode = 0

//取一个很大的数

for (let i = 0; i < str.length; i ++) {

hashCode = 37 * hashCode + str.charCodeAt(i)

}

//取余

return hashCode % size

}

//改变哈希表的容量

HashTable.prototype.resize = function(newLength) {

// 1.将旧的哈希表赋值给新变量

let oldStorage = this.storage

// 2.创建新的空数组作为新的哈希表容器

this.storage = []

// 3.修改哈希表容量

this.length = newLength

// 4.遍历旧的哈希表

for(let i = 0; i < oldStorage.length; i++) {

let box = oldStorage[i]

// 4.1 某索引位置上没有数据

if(box === null) {

continue;

}

// 4.2 某索引上有数据

for(let j = 0; j < box.length; j++) {

let inner_box = box[j]

// 4.2.1 将数据重新经过哈希化插入到新的哈希表中

this.put(inner_box[0], inner_box[1])

}

}

}

}

这里就不对该方法做过多的演示了,后面会在 put()方法 和 del() 方法的改写中用到

(9)实现isPrime()方法

isPrime()方法使用于判断某个数是否为质数的,因此也就只需要接收一个数字为参数即可。

因为我们要实现哈希表的自动扩容与减容,所以在每次容量改变的时候,需要判断新的容量是否为质数,以此来保证之后哈希表中的数据均匀地分布,所以我们还是有必要来封装一下这个方法的。

在说方法实现思路之前,我们来回顾一下,质数是只能被 1 和 自身 整除,因此我们来看一下数字 16,显然它不是一个质数,那来看看他能被哪些数整除吧

| 左 | 右 | 等于 |

| — | — | — |

| 1 | 16 | 16 |

| 2 | 8 | 16 |

| 4 | 4 | 16 |

| 8 | 2 | 16 |

| 16 | 1 | 16 |

非常明显地看到,只要一个数能被整除,那么一个数肯定是大于等于该数的算数平方根;另一个数肯定小于等于该数的算数平方根

因此,我们在判断一个数是否为质数时,只需从 2 开始逐个判断该数能否被整除,一直判断到该数的算数平方根即可

那么我们来看一下代码怎么实现的吧

function HashTable() {

// 属性

// 用于存储数据

this.storage = []

// 统计哈希表内数据个数

this.count = 0

// 设定哈希表初始长度

this.length = 7

//封装哈希函数

HashTable.prototype.hashFunc = function (str, size) {

let hashCode = 0

//取一个很大的数

for (let i = 0; i < str.length; i ++) {

hashCode = 37 * hashCode + str.charCodeAt(i)

}

//取余

return hashCode % size

}

//判断是是否为质数

HashTable.prototype.isPrime = function(number) {

// 1.获取算数平方根,并取整

let sqrt = Math.floor(Math.sqrt(number))

// 2.从2开始遍历到算数平方根

for(let i = 2; i

= 0.75) {

// 4.1 将哈希表容量扩大一倍

let newLength = this.length * 2

// 4.2 获取质数容量

newLength = this.toPrime(newLength)

// 4.3 扩容

this.resize(newLength)

}

}

}

(12)给del()方法增加减容功能

同样的,在我们的 del() 方法中会涉及到数据减少的情况,即 this.count --,那么此时我们就需要考虑哈希表是否需要减少容量,也就是填充因子是否小于 0.25,若小于并且哈希表容量大于7,则进行减容;否则不做处理

这里说一下为什么哈希表容量要大于7,因为在减容时,我们要将容量除以2,但哈希表的容量不方便太小太小,所以我就自己设定了一个容量的下限值为7,意思就是当哈希表容量小于或等于7时,即使填充因子小于0.25,也无需进行减容

实现思路:

在 this.count -- 之后,判断填充因子的大小,即 this.count / this.length 是小于 0.25,若大于 0.25,则不做任何处理

若小于 0.25 并且哈希表容量大于 7,则先获取一个原来哈希表容量一半的数 number,再调用 this.toPrime 方法获得一个离 number 最近的一个质数 prime

最后调用 this.resize 方法,并将 prime 作为参数传入,完成减容功能

我们直接来看代码

function HashTable() {

// 属性

// 用于存储数据

this.storage = []

// 统计哈希表内数据个数

this.count = 0

// 设定哈希表初始长度

this.length = 7

//封装哈希函数

HashTable.prototype.hashFunc = function (str, size) {

let hashCode = 0

//取一个很大的数

for (let i = 0; i < str.length; i ++) {

hashCode = 37 * hashCode + str.charCodeAt(i)

}

//取余

return hashCode % size

}

// 删除数据

HashTable.prototype.del = function (key) {

// 1.获取相应的下标值

let index = this.hashFunc(key, this.length)

let current = this.storage[index]

// 2. 判断该索引位置有无数据

// 2.1 该下标值位置没有数据,返回false,删除失败

if(!current) {

return false

}

// 2.2 该下标值位置有数据

// 3. 遍历数组查找对应数据

for (let i in current) {

let inner = current[i]

// 3.1 找到对应数据了,删除该数据

if(inner[0] === key) {

current.splice(i, 1)

this.count –

// 判断是否需要减容

if(this.count / this.length < 0.25 && this.length > 7) {

// 将哈希表容量减小一倍

let number = Math.floor(this.length / 2)

// 获取质数容量

number = this.toPrime(number)

// 减容

this.resize(number)

}

return inner[1]

}

}

// 3.2 没有找到对应数据,则删除失败,返回false

return false

}

}

七、结束语

==============================================================

哈希表的讲解就到这里了,希望大家对哈希表有了更深一层的理解。下一篇文章我将讲解一下树结构。

大家可以关注我,之后我还会一直更新别的数据结构与算法的文章来供大家学习,并且我会把这些文章放到【数据结构与算法】这个专栏里,供大家学习使用。

然后大家可以关注一下我的微信公众号:前端印象,等这个专栏的文章完结以后,我会把每种数据结构和算法的笔记放到公众号上,大家可以去那获取。

或者也可以去我的github上获取,欢迎大家点个Star

https://github.com/Lpyexplore/structureAndAlgorithm-JS 我是Lpyexplore,创作不易,喜欢的加个关注,点个收藏,给个赞~ 带你们在Python爬虫的过程中学习Web前端

自我介绍一下,小编13年上海交大毕业,曾经在小公司待过,也去过华为、OPPO等大厂,18年进入阿里一直到现在。

深知大多数前端工程师,想要提升技能,往往是自己摸索成长或者是报班学习,但对于培训机构动则几千的学费,着实压力不小。自己不成体系的自学效果低效又漫长,而且极易碰到天花板技术停滞不前!

因此收集整理了一份《2024年Web前端开发全套学习资料》,初衷也很简单,就是希望能够帮助到想自学提升又不知道该从何学起的朋友,同时减轻大家的负担。 img img img img img img

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如果你觉得这些内容对你有帮助,可以添加V获取:vip1024c (备注前端) img

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列举常用的ES6特性:

箭头函数需要注意哪些地方?

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拓展:var方式定义的变量有什么样的bug?

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箭头函数this的指向。

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