数据结构--哈希表

　　在哈希表这种数据结构中，使用将在 5-3 节讲解的“哈希函数”，可以使数据的查询效率得到显著提升。

　　哈希表存储的是由键（key）和值（value）组成的数据。例如，我们将每个人的性别作为数据进行存储，键为人名，值为对应的性别。

　　为了和哈希表进行对比，我们先将这些数据存储在数组中

 

　　此处准备了 6 个箱子（即长度为 6 的数组）来存储数据。假设我们需要查询Ally的性别，由于不知道Ally的数据存储在哪个箱子里，所以只能从头开始查询。这个操作便叫作“线性查找”

 

 

　　查找到4号箱子的时候，发现其中数据的键为Ally。把键对应的值取出，我们就知道 Ally 的性别为女（F）了。

 

　　数据量越多，线性查找耗费的时间就越长。由此可知 ：由于数据的查询较为耗时，所以此处并不适合使用数组来存储数据。

　　但使用哈希表便可以解决这个问题。首先准备好数组，这次我们用5个箱子的数组来存储数据。

 

 

　　使用哈希函数（Hash）计算 Joe 的键，也就是字符串“Joe”的哈希值。得到的结果为4928

　　将得到的哈希值除以数组的长度5，求得其余数。这样的求余运算叫作“mod 运算”。此处mod运算的结果为3。

　　因此，我们将Joe的数据存进数组的3号箱子中。重复前面的操作，将其他数据也存进数组中。

　　Nell键的哈希值为6276，mod 5的结果为1。本应将其存进数组的1号箱中，但此时1号箱中已经存储了 Sue 的数据。这种存储位置重复了的情况便叫作“冲突”

　　遇到这种情况，可使用链表在已有数据的后面继续存储新的数据。

 

　　Ally键的哈希值为9143，mod 5的结果为3。本应将其存储在数组的3号箱中，但3号箱中已经有了Joe的数据，所以使用链表，在其后面存储Ally的数据。

 

 

 

 

 

 

 

解说

　　在哈希表中，我们可以利用哈希函数快速访问到数组中的目标数据。如果发生哈希冲突，就使用链表进行存储。这样一来，不管数据量为多少，我们都能够灵活应对。如果数组的空间太小，使用哈希表的时候就容易发生冲突，线性查找的使用频率也会更高；反过来，如果数组的空间太大，就会出现很多空箱子，造成内存的浪费。因此，给数组设定合适的空间非常重要。

补充说明

　　在存储数据的过程中，如果发生冲突，可以利用链表在已有数据的后面插入新数据来解决冲突。这种方法被称为“链地址法”。除了链地址法以外，还有几种解决冲突的方法。其中，应用较为广泛的是“开放地址法”。这种方法是指当冲突发生时，立刻计算出一个候补地址（数组上的位置）并将数据存进去。如果仍然有冲突，便继续计算下一个候补地址，直到有空地址为止。可以通过多次使用哈希函数或“线性探测法”等方法计算候补地址。哈希表在数据存储上的灵活性和数据查询上的高效性，编程语言的关联数组等也常常会使用它