哈希:内部如何运作?

时间:2010-12-15 18:25:35

标签: java algorithm data-structures hash

这可能听起来是一个非常模糊的问题,但事实并非如此。我已经对维基进行了Hash Function描述,但理解它并不是很有帮助。

我正在寻找像Hashing这样相当复杂的主题的简单答案。以下是我的问题:

  1. 散列是什么意思?它是如何在内部工作的?
  2. 它遵循什么算法?
  3. HashMapHashTableHashList之间的区别是什么?
  4. “恒定时间复杂度”是什么意思?为什么哈希的不同实现会给出恒定的时间操作?
  5. 最后,为什么在大多数面试问题HashLinkedList被问到,是否有任何具体的逻辑来测试受访者的知识?
  6. 我知道我的问题清单很大但我真的很感激,如果我能够对这些问题得到一些明确的答案,我真的想了解这个主题。

5 个答案:

答案 0 :(得分:28)

  1. Here是关于哈希的一个很好的解释。例如,您希望存储字符串“Rachel”,您将哈希函数应用于该字符串以获取内存位置。 myHashFunction(key: "Rachel" value: "Rachel") --> 10。对于输入“Rachel”,该函数可能返回10,因此假设您有一个大小为100的数组,则在索引10处存储“Rachel”。如果要检索该元素,只需调用GetmyHashFunction("Rachel"),它将返回10。请注意,对于此示例,键是“Rachel”,值为“Rachel”,但您可以使用该键的另一个值,例如出生日期或对象。您的哈希函数可能会为两个不同的输入返回相同的内存位置,在这种情况下,如果您要实现自己的哈希表,则可能会发生冲突,您可能需要使用链表或其他技术来处理此问题。

  2. Here是一些常用的哈希函数。良好的散列函数满足:每个键同样可能散列到n个内存插槽中的任何一个,与任何其他键散列到的位置无关。其中一种方法称为除法。我们通过将k的余数除以n,将密钥k映射到n个时隙之一。 h(k) = k mod n。例如,如果您的数组大小为n = 100且您的密钥为整数k = 15,则为h(k) = 10

  3. Hashtable已同步,而Hashmap未同步。 Hashmap允许将空值作为键,但Hashtable不允许。

  4. 哈希表的目的是在添加和获取元素时具有O(c)恒定的时间复杂度。在大小为N的链表中,如果要获取最后一个元素,则必须遍历所有列表,直到获得它为止,因此复杂度为O(N)。使用哈希表如果要检索元素,只需传递密钥,哈希函数将返回所需的元素。如果哈希函数很好地实现,它将处于恒定时间O(c)这意味着你不必遍历存储在哈希表中的所有元素。您将立即获得该元素。

  5. 一位程序员/开发人员计算机科学家需要了解数据结构和复杂性=)

答案 1 :(得分:9)

  1. 哈希表示生成一个代表值的(希望)唯一数字。
  2. 不同类型的值(IntegerString等)使用不同的算法来计算哈希码。
  3. HashMap和HashTable是 maps ;它们是unqiue键的集合,每个键都与一个值相关联 Java没有HashList类。 Hash Set 是一组唯一值。
  4. 从哈希表中获取项目是关于表格大小的常量时间 对于被散列的值,计算散列不一定是恒定时间 例如,计算字符串的散列涉及迭代字符串,而不是关于字符串大小的常量时间。
  5. 这些是人们应该知道的事情。

答案 2 :(得分:5)

  1. Hashing正在将给定实体(在java术语中 - 一个对象)转换为某个数字(或序列)。散列函数是不可逆的 - 即您无法从散列中获取原始对象。在内部,它通过JVM获取一些内存地址来实现(java.lang.Object

  2. JVM地址是不重要的细节。每个类都可以使用自己的算法覆盖hashCode()方法。 Modren Java IDE允许生成好的hashCode方法。

  3. Hashtable和hashmap是一回事。它们是键值对,其中键是经过哈希处理的。散列列表和散列集不存储值 - 仅存储键。

  4. 常量时间意味着无论哈希表(或任何其他集合)中有多少条目,通过其键查找给定对象所需的操作数是不变的。那是 - 1,或接近1

  5. 这是基本的计算机科学材料,据说每个人都熟悉它。我认为谷歌已经指定哈希表是计算机科学中最重要的数据结构。

答案 3 :(得分:5)

我将尝试简单解释哈希及其目的。

首先,考虑一个简单的清单。此类列表上的每个操作(插入,查找,删除)都具有O(n)复杂性,这意味着您必须解析整个列表(或平均一半)才能执行此类操作。

哈希是一种非常简单有效的加速方法:考虑我们将整个列表拆分成一组小列表。一个这样的小列表中的项目将有一些共同点,这个东西可以从密钥中推断出来。例如,通过列出名称,我们可以使用第一个字母作为质量,选择要在哪个小列表中查找。通过这种方式,通过按键的第一个字母对数据进行分区,我们获得了一个简单的哈希,它可以将整个列表拆分成~30个较小的列表,这样每个操作都需要O(n)/ 30次。

但是,我们可以注意到结果并不完美。首先,它们只有30个,我们无法改变它。其次,某些字母的使用频率高于其他字母,因此YZ的集合将比使用A的集合小得多。为了获得更好的结果,最好找到一种方法来分割大小相同的项目。我们怎么能解决这个问题?这是您使用哈希函数的地方。这是一个能够创建任意数量的分区的功能,每个分区的项目数大致相同。在我们的名字示例中,我们可以使用类似

的内容
int hash(const char* str){
    int rez = 0;
    for (int i = 0; i < strlen(str); i++)
        rez = rez * 37 + str[i];
    return rez % NUMBER_OF_PARTITIONS;
};

这将确保非常均匀的分布和可配置数量的集合(也称为存储桶)。

答案 4 :(得分:0)

  

Hashing是什么意思,怎么做   它在内部工作吗?

散列是字符串较短的固定长度值或代表原始字符串的键的转换。它没有索引。哈希的核心是哈希表。它包含一系列项目。散列表包含数据项密钥的索引,并使用此索引将数据放入数组中。

  

它遵循什么算法?

简单来说,大多数哈希算法都使用逻辑“index = f(key,arrayLength)”

  

最后,为什么在大多数采访中   问题Hash和LinkedList是   问,是否有任何具体的逻辑   它来自测试受访者的   知识?

关于你在逻辑推理方面有多好。这是每个程序员都知道的最重要的数据结构。