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哈希表哪家強?幾大編程語言吵起來了!

來源: 責編: 時間:2024-05-09 09:23:20 162觀看
導讀哈希表華山論劍話說這一日,編程語言聯合國準備舉辦一次大會,主題為哈希表,給各大編程語言帝國都發去了邀請函。很快就到了大會這一天。聯合國秘書長開場發言:“諸位,為促進技術交流與發展,增強各帝國友誼,聯合委員會特設此盛

哈希表華山論劍

話說這一日,編程語言聯合國準備舉辦一次大會,主題為哈希表,給各大編程語言帝國都發去了邀請函。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

很快就到了大會這一天。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

聯合國秘書長開場發言:“諸位,為促進技術交流與發展,增強各帝國友誼,聯合委員會特設此盛會,感謝諸位的捧場”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

會場傳來一陣鼓掌聲······PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

秘書長繼續發言:“本次大會的主題是哈希表,程序員們使用最多的數據容器之一,各大編程語言帝國相信都有實現。今天的大會就圍繞哈希表分為幾個議題討論,首先是第一個議題:存儲結構與沖突解決”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

存儲結構與沖突解決

來自GoLang帝國的map率先發言:“哈希表,哈希表,首先得是個表嘛,所以最基本的要用一個數組來存儲,數組中的每一個元素叫做bucket。至于hash沖突嘛,就用鏈表來解決嘛”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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GoLang帝國的map說完,有人站了起來:“英雄所見略同!在下C++帝國的unordered_map,我們基本上也是選擇的這種方法”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

此時,Python帝國的代表提出了質疑:“鏈表確實可以解決沖突,不過嘛,這要是沖突太多,鏈表太長,搜尋起來豈不費時?”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

GoLang帝國的map和C++帝國的unordered_map面面相覷,不知如何應對。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“鏈表太長的話,那就轉成樹結構!”,就在這時,又有人站了起來。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

見有人起身,Python帝國代表轉身問道:“在下乃Python帝國的字典dict,敢問閣下怎么稱呼”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“我是Java帝國的HashMap,和前面兩位兄臺的策略大體相同,只是在沖突過多,具體來說鏈表長度超過8的時候就轉換成紅黑樹的結構,以此加快查找”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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說完,map、unordered_map松了一口氣,和HashMap一起坐下了。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

dict繼續發問:“在座的都是這個思路,用鏈表解決沖突?”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

說完,另外一位代表站了起來,“等等,我們C#帝國的HashTable就沒用鏈表!”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

dict露出了滿意的表情,“那你們是怎么解決沖突的呢?”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“咱HashTable內部使用的是雙重散列法,咱內部不止一種哈希計算方式,一次Hash沖突,咱就換一個再算,直到找到有空位的地方存儲”,HashTable回答到。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

dict看起來有些失望,估計這也不是他所用的方式。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“你問了半天,還沒說你們Python是怎么處理沖突的呢?”,Java帝國的HashMap開口了。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“是啊,是啊”,其他代表也跟著起哄。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

見眾人起哄,dict只好應答:“鏈表法固然不錯,不過需要在插入數據過程中動態分配內存構建鏈表節點,開銷不小,我們沒有采用。”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“那到底用了啥,你倒是說啊,快急死我了”,C++的unordered_map有些急了。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“我們用的是一種叫開放尋址法的策略,如果發現了沖突,就按照制定的策略從這個位置往后找,直到找到有空的位置存儲”,dict{}繼續說到。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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“哪有那么簡單的事,你把別人的位置占了,那對應那個位置的數據來了怎么辦?還有查找怎么找?刪除怎么處理?這不全亂套了嗎”,unordered_map追問不舍。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“是這樣的,按照我們既定的規則,在查找的時候就需要額外做一些工作,另外刪除的時候也不能直接刪除,否則會破壞規則鏈條·····”,接下來一段時間,dict給大家仔細介紹了他們的處理思路。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“你這個也太麻煩了,不如我們鏈表法來的清晰明了”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“這怎么就麻煩了?這好處不顯而易見嘛?”,dict也不甘示弱。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

這時,秘書長打斷了大家的爭辯:“諸位,諸位,靜一靜,靜一靜,咱們這個議題到此為止,進入下一個議題:哈希到位置映射”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

哈希到位置映射

急性子的C++帝國代表unordered_map第一個說話:“這有什么好討論的,不就是用hash值對哈希表數組長度進行一個求模運算嗎?”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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“就是,這有什么好討論的”,C#帝國的HashTable也附和到。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“哎,此言差矣,我就沒用取模運算”,眾人望去,這Python帝國的dict又要鬧什么新鮮玩意。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

GoLang帝國的map問道:“老哥用的什么辦法,別賣關子了,快說來聽聽”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

dict掃了眾人一眼說到,“我的辦法就是:”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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這是怎么個映射法?眾代表皆摸不著頭腦,議論紛紛,唯有Java帝國的HashMap聽聞微微一笑。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

dict見狀問道:“HashMap兄臺,莫非知曉其中玄機?”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

只見HashMap不緊不慢的站了起來說到:“哈希表長度是2的冪次,減1之后的二進制均變成了1,比如長度16,減1變成15,也就是二進制1111。再進行與運算,相當于取了哈希值的低位,直接映射到對應的數組位置,與運算比取模運算要快不少。不瞞諸位,我HashMap中也是使用的這種方式,此乃雕蟲小技,不值得炫耀”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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眾代表聽完紛紛點頭稱贊,dict不知何時卻已坐下。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

C#的HashTable問道:“這樣直接取低幾位,會不會造成Hash值到數組的映射不均勻,拿你舉的例子來說,18的二進制是0001 0010,34的二進制是0010 0010,他們的低4位都一樣,和1111與上以后都是0010,也就是都該存到數組的2號位,這豈不是一定程度上的增加了沖突的概率嗎?”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

突如其來的質疑并沒有讓HashMap慌亂,反而是從容不迫的解釋到:“C#代表的這個問題提的非常好,不知dict兄臺是如何處理的。我們的方案是在進行與運算映射之前,對hash值進行一個處理,具體來說就是將其高16位與低16位進行一個異或運算,如此一來,最終參與與運算的部分就融合了原始hash的全部信息,而不僅僅是低位。”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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眾代表聽完再次點頭稱贊。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

秘書長打破了平靜,“看來大家收獲都頗豐,咱們接著下一個話題吧:初始容量與擴容”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

初始容量與擴容

眾代表這一次皆不爭先,互相觀望。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

秘書長見狀說到:“沒人主動,那我可就要點名了······”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

“那就我先吧”,Java帝國的HashMap站了起來,“我的默認初始容量是16,有一個叫負載因子的參數,默認是0.75。我的策略是,如果內部數組的空間使用了超過75%,那就要準備擴容了,否則后續Hash沖突的概率就會很大。哦對了,擴容時容量得是2的指數次方,原因前面已經交代了”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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dict第二個起身:“嗯,差不多,我的默認初始容量是8,擴容的時候也是要求是2的指數次方,另外我的負載因子是2/3,擴容時機比這位HashMap老哥更早一些”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

C#帝國代表HashTable聽聞也起身發言:“我的初始容量是3,至于負載因子嘛,我經過大量實驗測試,得出的數據在兩位之間,是0.72。容量大小方面我就沒有2的指數次方的要求了,而是要求一個素數。之所以要求素數的原因,是因為我使用的求模運算進行的映射,使用素數的話,沖突會少一些。”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

這時,C++帝國代表unordered_map也說話了,“巧了!我也是素數哎,你看,我提前把容量都算好存起來了,到時候擴容就挨個取就行了。”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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尾聲

時間過的很快,在大家熱情的討論中,一上午時間很快就結束了。PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

大會臨近尾聲,秘書長致辭宣布:“感謝各位代表積極探討,大會取得圓滿成功,本次大會到此結束,咱們下次再會!”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

會場再次傳來一陣熱烈的鼓掌聲······PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

然而就在此時,會場外突然傳來一個聲音:“舉辦如此盛會,怎能少了我”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

眾人望去,皆嘆:“他果然還是來了”PUb28資訊網——每日最新資訊28at.com

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