HashMap

最新推荐文章于 2025-07-22 13:11:09 发布
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文章标签： 数据结构 hashmap 链表 hash
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Lu_QQ/article/details/108037526
本文深入探讨HashMap的内部数据结构，包括数组、链表和红黑树的使用，解析为何初始化容量为2的指数幂及加载因子设定为0.75的原因。详细解释了这些设计如何提升查询效率，减少哈希碰撞。

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

HashMap

1.HashMap中存放数据的数据结构

hashmap中有三种数据结构:数组,链表,和红黑树

我们想hashmap中put添加元素时,会根据hash值和hashmap的容量计算出一个索引下标,往这个下标进行元素的存放,但是由于hash值是随机给的会产生hasp冲突问题,造成hash碰撞,索引就会在某个索引下面形成链表,用于存放元素,但是链表的查询效率特别低,时间复杂度可能是O(n),所以当链表长度达到8时引入了类似于平衡二叉树的红黑树用来存放元素时间复杂度O(log10),通过一系列的左旋,右旋是红黑树达到平衡

2.HashMap的初始化容量是2的指数幂

static int indexFor(int h, int length) {
    return h & (length-1);
}
将map的原始容量-1<・)))>与hash值进行与运算,只有当容量为2的指数幂时得到的index才不会出现越界的问题.
1.我们如何通过一个哈希值计算出在一个数组中存放元素的位置,通过hash % length 的形式这样是不可能越界的,但是取模运算效率特别低,我们就通过(length - 1)&hash的形式,当只有length为2的指数幂是这两个表达式才相等
2.为什么不用奇数,如果初始容量是奇数,我们length-1以后能后得到一个偶数,偶数转二进制时最后一位是0,这样我们就缺少了0001,....末位位1的地址,造成浪费.
3.只有2的指数幂在length-1以后能保证二进制后面是连续的1111,这样计算得出的位置完全取决于hash,与length-1无关,还能提高效率

3.为什么加载因子为0.75

当加载因子为1时,能更最大限度的使用数组,这样会导致查询的效率特别低,造成大量的哈希碰撞
当加载因子小于0.75时,为0.5时能够增加查询效率,但是会占用大量的空间
所以我们采用中间值0.75,遵从泊松分布,根据泊松分布当链表长度达到8时,发生哈希碰撞的几率的别低所以当链表长度为8时就会将链表变成红黑树.
小太阳T'u'T
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hashmap
05-23
### Java 中 HashMap 的使用方法 #### 1. **简介** `HashMap` 是 Java 集合框架中的一个重要类，用于存储键值对（key-value pair）。它的底层基于哈希表实现，提供了快速的查找、插入和删除操作。`HashMap` 不保证元素的顺序，并允许一个 `null` 键和多个 `null` 值。 #### 2. **基本操作** 以下是 `HashMap` 的一些常用方法及其功能： - **put(key, value)**: 将指定的键值对存入 `HashMap`。 - **get(key)**: 返回与指定键关联的值。 - **remove(key)**: 移除指定键对应的映射关系。 - **size()**: 返回 `HashMap` 中键值对的数量。 - **clone()**: 创建并返回该 `HashMap` 对象的一个副本。 - **isEmpty()**: 如果此 `HashMap` 映射不包含任何键值对，则返回 true。 这些方法的具体用法可以通过下面的例子来说明。 --- #### 3. **示例代码** ##### 示例 1: 添加键值对并获取大小 ```java // Java program to demonstrate the use of size() method in HashMap import java.util.*; public class SizeExample { public static void main(String[] args) { // Create an empty HashMap Map<Integer, String> map = new HashMap<>(); // Add key-value pairs using put() map.put(10, "C"); map.put(20, "C++"); map.put(50, "JAVA"); map.put(40, "PHP"); map.put(30, "SFDC"); // Print the HashMap content System.out.println("HashMap Content: " + map); // Get the number of entries in the HashMap int size = map.size(); System.out.println("Size of HashMap: " + size); } } ``` 这段代码展示了如何向 `HashMap` 插入数据以及计算其大小[^1]。 --- ##### 示例 2: 删除特定键值对 ```java // Java program to demonstrate the removal operation in HashMap import java.util.*; public class RemoveExample { public static void main(String[] args) { // Initialize a HashMap with some data Map<Integer, String> map = new HashMap<>(); map.put(10, "C"); map.put(20, "C++"); map.put(50, "JAVA"); map.put(40, "PHP"); map.put(30, "SFDC"); // Display initial state System.out.println("Initial HashMap: " + map); // Remove entry associated with key '50' map.remove(50); // Show updated HashMap after deletion System.out.println("Updated HashMap after removing key '50': " + map); } } ``` 这里演示了如何移除某个键所对应的数据项[^2]。 --- ##### 示例 3: 复制一份新的 HashMap 实例 ```java // Example demonstrating cloning functionality within HashMaps. import java.util.*; public class CloneExample { public static void main(String[] args) { // Original HashMap creation and population HashMap<Integer, String> originalMap = new HashMap<>(); originalMap.put(10, "C"); originalMap.put(20, "C++"); originalMap.put(50, "JAVA"); originalMap.put(40, "PHP"); originalMap.put(30, "SFDC"); // Cloning process begins here HashMap<Integer, String> clonedMap = (HashMap<Integer, String>)originalMap.clone(); // Output both maps post-cloning action System.out.println("Original HashMap Contents: " + originalMap); System.out.println("Cloned HashMap Contents: " + clonedMap); } } ``` 本部分解释了复制现有 `HashMap` 的过程[^3]。 --- #### 4. **性能特点与其他注意事项** 由于 `HashSet` 内部依赖于 `HashMap` 来管理其成员集合，因此它们共享相似的时间复杂度特性——平均情况下 O(1)，最坏情况取决于冲突处理机制[^4]。 --- ###
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