CMU15 445/645课程-哈希表笔记

本文深入探讨了哈希表这一核心数据结构,包括其基本概念、功能应用及不同类型的哈希表实现方式,如静态哈希表、链地址法、 cuckoo hashing 和线性哈希等。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

HashTable

key-value对应的关联抽象数据类型

功能:
1.可以用作数据库中基本存储
2.可用作数据结构,来查询计划中执行不同的关系运算符
3.可用作索引加速查询处理
使用hash function存入bucket(桶)
分类:

静态哈希表

这里写图片描述

对于可变长度元素,数组保存指向元素的指针
每个元素都有个块
问题:
需要提前知道元素数
每个key都是独一无二的
hash function要好

chained Hashing

这里写图片描述
对于每一个块用链表相连
通过把相同哈希值放入同一个bucket解决冲突问题
如果桶满了,再链表后再加一个bucket
会变得非常大
为了处理并发,需要在每一个bucket放上latch
重复key的解决方法
这里写图片描述
1.单独的链表:将值存储在单独的存储区域中
2.存储在桶中:将重复的密钥存储在相同的存储桶中(使用密钥存储值)

Cuckoo Hashing

首先,有两个数组,采用hash1(),hash2()
对于X,Y,Z…等值,先计算其hash1(),放入相应数组,
1.hash1()计算后,如果放入数组的时候,该位置存在数据,
2.则用hash2(),放入相应位置
3.如果还存在数据,则把原数据踢出去,让原数据重新hash function(),找位置
4.如果我们找到一个循环,那么我们可以使用新的散列函数重建整个散列表

Cuckoo Hashing论文

Linear Hashing

这里写图片描述

图片来源:https://15445.courses.cs.cmu.edu/fall2017/slides/08-hashtables.pdf

<think>我们正在讨论的Java常量是语音识别系统中的配置参数,它们用于指定语音识别所需的模型文件路径。这些模型文件是预先训练好的,用于帮助语音识别引擎将音频信号转换为文本。具体来说: 1. **ACOUSTIC_MODEL_PATH**:声学模型的路径。声学模型用于将音频信号分解为音素(语音的基本单位)并识别这些音素序列。它是在大量语音数据上训练得到的,能够适应不同的说话人、口音和发音习惯。 2. **DICTIONARY_PATH**:发音词典的路径。发音词典是一个映射文件,它将单词映射到其音素序列。例如,单词“hello”可能被映射为`[hə'ləʊ]`。在识别过程中,系统使用这个词典来匹配声学模型识别出的音素序列,从而得到单词。 3. **LANGUAGE_MODEL_PATH**:语言模型的路径。语言模型用于捕捉语言的统计规律,例如单词之间的序列关系。它帮助识别引擎在多个可能的单词序列中选择最可能的一个(例如,“how are you”比“how are u”更可能出现在正式语言中)。语言模型通常基于大量的文本语料训练得到。 这些常量在代码中用于配置CMU Sphinx语音识别引擎。CMU Sphinx是一个开源的语音识别工具包,它提供了这些模型文件(通常可以在其官方网站或Maven仓库中找到)。 关于外部JAR包:是的,使用这些常量需要引入CMU Sphinx的外部依赖。在Maven项目中,我们通常添加以下依赖: ```xml <dependency> <groupId>edu.cmu.sphinx</groupId> <artifactId>sphinx4-core</artifactId> <version>5prealpha-SNAPSHOT</version> </dependency> ``` 这些模型文件通常被打包在JAR文件中,因此我们可以使用`resource:`前缀来从类路径中加载它们。例如,`"resource:/edu/cmu/sphinx/models/en-us/en-us"`指向的是`sphinx4-core`的JAR包中`edu/cmu/sphinx/models/en-us/en-us`目录下的声学模型文件。 ### 补充说明 - 这些模型文件通常较大,因此在使用时需要注意内存消耗。 - 对于不同的语言(如中文),需要下载并指定相应语言的模型文件。 - 在代码中,我们通过`Configuration`对象设置这些路径,然后创建`StreamSpeechRecognizer`实例进行语音识别。 ### 相关问题 1. 如何为中文语音识别配置这些模型路径? 2. 除了CMU Sphinx,Java中还有哪些可用的语音识别库? 3. 如何训练自定义的声学模型和语言模型? 4. 语音识别在处理长音频时需要注意哪些问题?</think>### Java语音分析系统中的常量作用 在Java语音分析系统中,以下三个常量是语音识别模块的核心配置参数: 1. **ACOUSTIC_MODEL_PATH** 声学模型路径,指定音频特征与音素(phoneme)之间的映射关系。该模型通过大量语音数据训练得到,用于将原始音频信号转换为可识别的语音单元。 **作用**:将音频波形映射到语音的基本单位(音素),解决"如何发音"的问题[^1]。 2. **DICTIONARY_PATH** 发音词典路径,包含单词与其对应音素序列的映射关系。 **作用**:连接声学模型和语言模型的桥梁,将音素序列组合成实际单词,解决"发什么音对应什么词"的问题[^2]。 **示例**:`hello → HH EH L OW` 3. **LANGUAGE_MODEL_PATH** 语言模型路径,包含单词序列的概率分布和语法规则。 **作用**:预测单词序列的可能性,解决"哪些词组合在一起有意义"的问题(如"how are you"比"how you are"概率更高)[^3]。 ### 依赖的外部JAR包 这些常量需要以下外部库支持: ```mermaid graph LR A[语音识别功能] --> B[sphinx4-core] B --> C[声学模型] B --> D[发音词典] B --> E[语言模型] ``` 具体依赖关系: 1. **CMU Sphinx**(核心语音识别库) ```xml <dependency> <groupId>edu.cmu.sphinx</groupId> <artifactId>sphinx4-core</artifactId> <version>5prealpha-SNAPSHOT</version> </dependency> ``` 提供: - 声学模型(en-us目录) - 发音词典(cmudict-en-us.dict) - 语言模型(en-us.lm.bin) 2. **音频处理支持** ```xml <dependency> <groupId>com.googlecode.soundlibs</groupId> <artifactId>tritonus-share</artifactId> <version>0.3.7-2</version> </dependency> ``` ### 工作流程 ```mermaid sequenceDiagram participant A as 音频输入 participant B as 声学模型 participant C as 发音词典 participant D as 语言模型 participant E as 文本输出 A->>B: 原始音频信号 B->>C: 音素序列 C->>D: 候选单词 D->>E: 最可能文本 ``` ### 示例配置 ```java // 配置语音识别引擎 Configuration config = new Configuration(); config.setAcousticModelPath("resource:/edu/cmu/sphinx/models/en-us/en-us"); config.setDictionaryPath("resource:/edu/cmu/sphinx/models/en-us/cmudict-en-us.dict"); config.setLanguageModelPath("resource:/edu/cmu/sphinx/models/en-us/en-us.lm.bin"); // 创建识别器 StreamSpeechRecognizer recognizer = new StreamSpeechRecognizer(config); ``` ### 相关问题 1. 如何为不同语言(如中文)配置语音识别模型? 2. 声学模型和语言模型的主要区别是什么? 3. 如何训练自定义的发音词典? 4. 语音识别系统在嘈杂环境中的优化策略有哪些? 5. 实时语音识别与离线语音识别在实现上有何不同? [^1]: 声学模型将音频信号转换为音素序列 [^2]: 发音词典映射音素到实际单词 [^3]: 语言模型预测最可能的单词序列
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