hashmap的使用

（1）为什么要学习hashmap？

hashmap的增删改查时间复杂度都能低至O(1)

(2) hashmap原理

hashmap通过数组和链表，实现对元素的存储，从而可以高速的访问元素值

（4）什么是哈希表

哈希表也叫散列表，哈希表是一种数据结构，提供了快速的插入操作和查找操作，

无论哈希表有多少条数据，他的增删改查的时间复杂度都是O（1），但是哈希表也有缺点，他是基于数组实现的，所以他的扩容效率很慢，

哈希表采用的是一种转换思想，其中一个重要的概念就是如何将键或者关键字

转换为数组下标，这个过程由哈希函数完成，并不是所有的键或者关键字都需要转换，对于int类型的键，则可以直接使用

（5）什么是哈希函数？

哈希函数的作用是帮我们把非int的「键」或者「关键字」转化成int，可以用来做数组的下标。比如我们上面说的将学生的姓名作为「键」或者「关键字」，这是就需要哈希函数来完成。

ex:

  static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);

「HashMap」中利用了「hashCode」来完成这个转换。哈希函数不管怎么实现，都应该满足下面三个基本条件：

• 散列函数计算得到的散列值是一个非负整数
• 如果 key1 = key2，那 hash(key1) == hash(key2)
• 如果 key1 ≠ key2，那 hash(key1) ≠ hash(key2)

结论：任意一个键值通过哈希函数，有且生成唯一的一个index值，并且大于或等于0 ，但是实际上第三条很难保证，因为我们是把最后生成的索引值放在一个较小的数组空间，在这种情况下，很容易出现哈希冲突；

（6）哈希冲突

哈希冲突，不同的键值通过哈希函数生成了相同的索引值

常用的解决哈希冲突的方法：

• 开放地址法

        1、线性探测法：当发生冲突时，就顺序查看下一个存储位置，如果写一个位置还有冲突，继续往后找，知道最后一个位置还是冲突的话，就从头开始找。

        2、平方探测法：平方探测法的规定是以1^2，-1^2， 2^2， -2^2，...,探测新的存储位置是否能存储元素。

        3、再散列法：利用两个散列函数，当通过第一个散列函数得到关键字的存储地址发生重冲突时，再利用第二个散列函数计算出地址增量，地址计算方式如下：Hi = (Hash（key）+                                 i*Hash2(key) % p;

        4、伪随机数法: 当发生地址冲突时，加入一个随机数作为地址增量寻找新的存储地址，地址计算方式如下 Hi = (Hash（key）+ di) p;

• 线性拉链法

将通过哈希函数生成相同索引值的元素连成一个单链表，m个索引值就设m个单链表，然后用一个数组将m个单链表的表头指针存储起来，形成一个动态的结构。

拉链结构如下：

（7）C++ hashmap开发

1、导入头文件 #include<unordered_map>

2、哈希表的声明和初始化

unordered_map var_name;

unordered_map hmap{ {1,10}， {2， 20}， {3， 30}}；

unordered_map hmap{ {{1,10}， {2， 20}， {3， 30}}， 3}；

3、添加元素

hmap[4] = 40;

hmap[5] = 50;

hmap.insert({6,60}); //insert可以避免覆盖问题，同一个键值只能插入一次，第二次无效

unordered_map hmap2(hmap);

4、常用函数

• begin()函数, 该函数返回有一个指向哈希表开始位置的迭代器
• end()函数，指向哈希表结尾位置的下一个元素的迭代器
• cbegin()函数和cend()函数：这两个函数和begin(）函数和 end()函数功能相同，唯一的区别是cbegin()和cend()函数是面向不可变的哈希表，也就是const 声明的哈希表。

• empty()函数：判断哈希表是否为空，空则返回true，非空返回false
• size()函数: 返回哈希表的大小
• erase()函数：删除某个位置的元素，或者删除某个位置到某个位置这一范围的元素，或者传入key值，删除键值对
• at()函数：根据key查找哈希表中的元素对应的值
• clear()函数：清空哈希表中的元素
• find()函数，以key作为参数寻找哈希表中的元素，如果哈希表中存在该key值，则返回该位置上的迭代器，否则返回end迭代器。
• bucket()函数，以key寻找哈希表中该元素储存的bucket编号（unordered_map的源码是基于拉链式的哈希表，所以是通过一个bucket存储元素）
• bucket_count()函数：该函数返回哈希表中存在的存储桶总数（一个存储桶可以用来存放多个元素，也可以不存放元素，一般bucket的个数大于等于元素个数）
• count()函数: 统计某个key值对应的元素个数，因为unordered_map不允许重复元素，所以count()函数返回的结果是0或者1
• 哈希表的遍历，通过迭代器遍历。

（7）hashmap是线程不安全的，因为它的操作函数都没有加锁，多线程操作时容易抛出异常；为了解决这个问题，推出了concurrenthashmap, 他是线程安全的hashmap，专门用于多线程环境。相比于hashtable在put方法上加上锁，保证插入时阻塞其他线程的插入操作，concurrenthashmap是通过原子操作和局部加锁的方法保证了多线程的线程安全，尽可能减少了性能损耗。