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数据结构 in Golang：Hash Tables（哈希表）

2023-06-07 22:40 由 寻月隐君 发表于 #后端开发

数据结构 in Golang：Hash Tables（哈希表）

场景

  • 水果店的价格表：
    • 苹果 Apple：3元
    • 香蕉 Banana：4元
    • 桃子 Peach：2元
    • 梨 Pear：3元
  • 找到一种水果的价格：
    • 可以使用 binary search，通过名称来查找，耗时：O(logn)
    • 如何只耗时 O(1) 来找到价格呢？

Hash 函数

  • Hash 函数：通过一个字符串 -> 一个数值
  • 例如：
    • "Apple" -> 1
    • "Banana" -> 2
    • "Peach" -> 7
    • "Pear" -> 8
  • 将字符串映射为数值

Hash 函数的要求

  • 一致性
  • 将不同的字符串映射为不同的数值

Hash 函数有什么用？

方便 快捷的得到自己想要的值...

Hash Table

  • Hash 函数 + 数组 = Hash Table
  • 数组直接映射到内存
  • Hash Table 具有额外的逻辑，它使用 Hash 函数智能的找到存放元素的位置
  • 在 Go 语言中叫 Map
package main

func main() {
  dict := make(map[string]int)
  dict1 := map[string]int{"Apple": 3, "Orange": 4}
}
  • 其它语言中：Dictionary、Map、Hash Map......

使用场景

  • 电话簿
  • DNS 解析
  • 缓存

冲突

  • 冲突就是：两个 Key 被安排到了同一个位置
  • 也就是说：K1 != K2，但 H(K1) == H(K2)

解决冲突

  • 开放地址法、再 Hash 法、建立公共溢出区 ...
  • 链地址法：链表

注意：

  • Hash 函数应尽可能的将 Key 平均的映射
  • 如果链表过长，会让 Hash Table 变得很慢

选择 Hash 函数

Hash Table 平均 Hash Table 最坏 数组 链表
查找 O(1) O(n) O(1) O(n)

避免冲突

  • 装载因子（load factor）要低
  • 一个好的 Hash 函数

装载因子（load factor）

  • 调整大小，Resize
    • 例如：load factor 为 75% 的时候，就可以调整大小，通常是原来大小的两倍
    • 注意：调整大小也会花费很多时间

选择好的 Hash 函数

  • 好的 Hash 函数会将值尽可能的平均分布在数组中
  • 不好的 Hash 函数经常会把值聚集，并产生很多冲突
  • 通常不需要自己编写 Hash 函数，可以了解 SHA 函数

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