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# 6.3. 小结
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- 向哈希表中输入一个键 key ,查询到值 value 的时间复杂度为 $O(1)$ ,非常高效。
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- 哈希表的常用操作包括查询、添加与删除键值对、遍历键值对等。
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- 哈希函数将 key 映射到桶(数组)索引,从而访问到对应的值 value 。
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- 两个不同的 key 经过哈希函数可能得到相同的桶索引,进而发生哈希冲突,导致查询错误。
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- 缓解哈希冲突的途径有两种:哈希表扩容、优化哈希表的表示方式。
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- 负载因子定义为哈希表中元素数量除以桶槽数量,体现哈希冲突的严重程度,常用作哈希表扩容的触发条件。与数组扩容的原理类似,哈希表扩容操作开销也很大。
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- 链式地址考虑将单个元素转化成一个链表,将所有冲突元素都存储在一个链表中,从而解决哈希冲突。链表过长会导致查询效率变低,可以通过把链表转化为 AVL 树或红黑树来解决。
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- 开放寻址通过多次探测来解决哈希冲突。线性探测使用固定步长,缺点是不能删除元素且容易产生聚集。多次哈希使用多个哈希函数进行探测,相对线性探测不容易产生聚集,代价是多个哈希函数增加了计算量。
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- 在工业界中,Java 的 HashMap 采用链式地址、Python 的 Dict 采用开放寻址。
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- 哈希表能够在 $O(1)$ 时间内将键 key 映射到值 value,效率非常高。
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- 常见的哈希表操作包括查询、添加与删除键值对、遍历键值对等。
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- 哈希函数将 key 映射为数组索引(桶),以便访问对应的值 value 。
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- 两个不同的 key 可能在经过哈希函数后得到相同的索引,导致查询结果出错,这种现象被称为哈希冲突。
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- 缓解哈希冲突的方法主要有扩容哈希表和优化哈希表的表示方法。
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- 负载因子定义为哈希表中元素数量除以桶数量,反映了哈希冲突的严重程度,常用作触发哈希表扩容的条件。与数组扩容类似,哈希表扩容操作也会产生较大的开销。
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- 链式地址通过将单个元素转化为链表,将所有冲突元素存储在同一个链表中,从而解决哈希冲突。然而,过长的链表会降低查询效率,可以通过将链表转换为 AVL 树或红黑树来改善。
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- 开放寻址通过多次探测来解决哈希冲突。线性探测使用固定步长,缺点是不能删除元素且容易产生聚集。多次哈希使用多个哈希函数进行探测,相对线性探测不易产生聚集,但多个哈希函数增加了计算量。
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- 不同编程语言采取了不同的哈希表实现策略。例如,Java 的 HashMap 使用链式地址,而 Python 的 Dict 采用开放寻址。
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