哈希表
首先什么是 哈希表，哈希表（英文名字为Hash table，国内也有一些算法书籍翻译为散列表，你们看到这两个名称知道都是指hash table就能够了）。java
❝哈希表是根据关键码的值而直接进行访问的数据结构。程序员
❞
这么这官方的解释可能有点懵，其实直白来说其实数组就是一张哈希表。web
哈希表中关键码就是数组的索引下表，而后经过下表直接访问数组中的元素，以下图所示：面试
那么哈希表能解决什么问题呢，「通常哈希表都是用来快速判断一个元素是否出现集合里。」算法
例如要查询一个名字是否在这所学校里。数组
要枚举的话时间复杂度是O(n)，但若是使用哈希表的话， 只须要O(1) 就能够作到。微信
咱们只须要初始化把这所学校里学生的名字都存在哈希表里，在查询的时候经过索引直接就能够知道这位同窗在不在这所学校里了。markdown
将学生姓名映射到哈希表上就涉及到了「hash function ，也就是哈希函数」。数据结构
哈希函数
哈希函数，把学生的姓名直接映射为哈希表上的索引，而后就能够经过查询索引下表快速知道这位同窗是否在这所学校里了。less
哈希函数以下图所示，经过hashCode把名字转化为数值，通常hashcode是经过特定编码方式，能够将其余数据格式转化为不一样的数值，这样就把学生名字映射为哈希表上的索引数字了。
若是hashCode获得的数值大于 哈希表的大小了，也就是大于tableSize了，怎么办呢？
此时为了保证映射出来的索引数值都落在哈希表上，咱们会在再次对数值作一个取模的操做，就要咱们就保证了学生姓名必定能够映射到哈希表上了。
此时问题又来了，哈希表咱们刚刚说过，就是一个数组。
若是学生的数量大于哈希表的大小怎么办，此时就算哈希函数计算的再均匀，也避免不了会有几位学生的名字同时映射到哈希表 同一个索引下表的位置。
接下来「哈希碰撞」登场
哈希碰撞
如图所示，小李和小王都映射到了索引下表 1的位置，「这一现象叫作哈希碰撞」。
通常哈希碰撞有两种解决方法， 拉链法和线性探测法。
拉链法
刚刚小李和小王在索引1的位置发生了冲突，发生冲突的元素都被存储在链表中。这样咱们就能够经过索引找到小李和小王了
（数据规模是dataSize， 哈希表的大小为tableSize）
其实拉链法就是要选择适当的哈希表的大小，这样既不会由于数组空值而浪费大量内存，也不会由于链表太长而在查找上浪费太多时间。
线性探测法
使用线性探测法，必定要保证tableSize大于dataSize。咱们须要依靠哈希表中的空位来解决碰撞问题。
例如冲突的位置，放了小李，那么就向下找一个空位放置小王的信息。因此要求tableSize必定要大于dataSize ，要否则哈希表上就没有空置的位置来存放 冲突的数据了。如图所示：
其实关于哈希碰撞还有很是多的细节，感兴趣的同窗能够再好好研究一下，这里我就再也不赘述了。
常见的三种哈希结构
当咱们想使用哈希法来解决问题的时候，咱们通常会选择以下三种数据结构。
-
数组 -
set （集合） -
map(映射)
这里数组就没啥可说的了，咱们来看一下set和map，在C++语言中，实现在C++中，set 和 map 分别提供了如下三种数据结构，其底层实现以及优劣以下表所示：
std::unordered_set底层实现为哈希表，std::set 和std::multiset 的底层实现是红黑树，红黑树是一种平衡二叉搜索树，因此key值是有序的，但key不能够修改，改动key值会致使整棵树的错乱，因此只能删除和增长。
std::unordered_map 底层实现为哈希表，std::map 和std::multimap 的底层实现是红黑树。同理，std::map 和std::multimap 的key也是有序的（这个问题也常常做为面试题，考察对语言容器底层的理解）。
当咱们要使用集合来解决哈希问题的时候，优先使用unordered_set，由于它的查询和增删效率是最优的，若是须要集合是有序的，那么就用set，若是要求不只有序还要有重复数据的话，那么就用multiset。
那么再来看一下map ，在map 是一个key value 的数据结构，map中，对key是有限制，对value没有限制的，由于key的存储方式使用红黑树实现的。
其余语言例如：java里的 HashMap ，TreeMap 都是同样的原理。能够灵活贯通。
虽然set、multiset 的底层实现是红黑树，不是哈希表，可是set、multiset 依然使用哈希函数来作映射，只不过底层的符号表使用了红黑树来存储数据，因此使用这些数据结构来解决映射问题的方法，咱们依然称之为哈希法。map也是同样的道理。
这里在说一下，一些C++的经典书籍上 例如STL源码剖析，说到了hash_set hash_map，这个与unordered_set，unordered_map又有什么关系呢？
实际上功能都是同样同样的， 可是unordered_set在C++11的时候被引入标准库了，而hash_set并无，因此建议仍是使用unordered_set比较好，这就比如一个是官方认证的，hash_set，hash_map 是C++11标准以前民间高手自发造的轮子。
总结
总结一下，当咱们遇到了要快速判断一个元素是否出现集合里的时候，就要考虑哈希法。
可是哈希法也是牺牲了空间换取了时间，由于咱们要使用额外的数组，set或者是map来存放数据，才能实现快速的查找。
都看到这了，还有sei！sei没读懂单独找我！
预告下篇讲解一波哈希表面试题的解题套路，咱们下期见！
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