解决散列表冲突方法

本文介绍了散列表中解决冲突的四种方法:链接法、开放定址法(包括线性探查、二次探查、随机探查和双散列函数法)、桶地址法和建立公共溢出区。此外,还探讨了散列表的性能,包括衡量性能的平均查找长度、影响冲突的因素(散列函数、冲突处理方法和装填因子),以及散列函数的类型(求模散列法、乘法散列法和全域散列法)。



1 解决冲突方法

1.1 链接法

又叫拉链法,将具有同一散列地址的记录存储在一条线性链表中



1.2 开放定址法

通过对原hash函数进行修改,添加探查函数,当出现冲突时,往下一个地址写数据


图中p(i)为探查函数

探查函数分为以下四种:

        线性探查法:(p(i)为1,2,...,...n)

        二次探查法

        随机探查法:(p(i)为随机数)

        双散列函数法

使用开放定址法时最好能确保散列表的装填因子处于较低的水平.


1.3 桶地址法

为表中的每个地址关联一个桶,一个桶可以存储多个元素.如果桶满了,可以使用开放地址法.


1.4 建立公共溢出区

把冲突元素统一放到公共溢出区,遇到冲突时直接将冲突元素定向到公共溢出区的位置上,在冲突极少时比较常见.


2 散列表性能

2.1 衡量性能

使用平均查找长度衡量查找效率


2.2 影响产生冲突因素

散列函数是否均匀

处理冲突的方法

散列表的装填因子

    装填因子定义=填入表中的元素个数 / 散列表的长度


2.3 散列函数

有以下三种:

求模散列法:假设有一个元素E,其键值为k,将键值k映射到m个槽上的某一个,即散列函数为h(k)=kmodm

乘法散列法:构造散列函数的乘法散列法包含两个步骤,第一步:用关键字k乘上常数A(0<A<1),并提取kA的小数部分.

                第二步:用m乘以这个值,并向下取整:h(k) =[m(kAmod1)]

全域散列法:在全域散列法里面,散列函数都是随机的,随机散列函数不能任意设计的








### ### 解决散列表冲突的两种常用方法 解决散列表冲突的两种常用方法是**拉链法**和**开放定址法**。这两种方法分别通过不同的策略处理多个关键字映射到同一散列地址的情况。 #### 拉链法 拉链法是一种较为直观的冲突处理方式,它通过将散列表中每个槽位扩展为一个链表来存储所有映射到该地址的关键字[^2]。当发生冲突时,新插入的元素会被添加到对应槽位的链表中。这种方法的优点在于实现简单、删除操作方便,并且能够有效应对大量冲突的情况。 例如,在使用拉链法的情况下进行插入操作时,首先根据散列函数计算出关键字的地址,然后将关键字插入到该地址对应的链表中。查找或删除操作则需要遍历相应的链表以找到目标关键字。 以下是拉链法的基本结构示例: ```python class HashTable: def __init__(self, size): self.size = size self.table = [[] for _ in range(size)] # 初始化空的散列表 def hash_function(self, key): return key % self.size # 简单的除留余数法 def insert(self, key): index = self.hash_function(key) if key not in self.table[index]: self.table[index].append(key) def search(self, key): index = self.hash_function(key) return key in self.table[index] ``` #### 开放定址法 开放定址法则是另一种处理冲突的方式,它要求所有的关键字都必须存放在散列表的数组中,而不是使用额外的数据结构[^2]。当发生冲突时,开放定址法会根据预先定义好的探测序列寻找下一个可用的槽位来存放关键字。常见的探测方法包括线性探测法、平方探测法、双散列法以及伪随机序列法等。 开放定址法的一个关键问题是删除操作不能直接进行,因为这会影响到后续的查找过程。通常采用的方法是标记被删除的位置为“已删除”,以便在查找时继续探测下去。 以下是一个使用线性探测法实现开放定址的例子: ```python class OpenAddressingHashTable: def __init__(self, size): self.size = size self.table = [None] * size self.DELETED = object() # 特殊标记用于表示已删除的条目 def hash_function(self, key, i): # 使用线性探测法计算散列地址 return (key + i) % self.size def insert(self, key): i = 0 while i < self.size: index = self.hash_function(key, i) if self.table[index] is None or self.table[index] is self.DELETED: self.table[index] = key break else: i += 1 def search(self, key): i = 0 while i < self.size: index = self.hash_function(key, i) if self.table[index] is None: return False elif self.table[index] == key: return True else: i += 1 return False def delete(self, key): i = 0 while i < self.size: index = self.hash_function(key, i) if self.table[index] is None: return False elif self.table[index] == key: self.table[index] = self.DELETED return True else: i += 1 return False ``` 这两种方法各有优缺点,选择哪种方法取决于具体的应用场景和性能需求。
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