散列函数及冲突处理方法

本文详细介绍了散列函数的原理和常见的冲突处理方法,包括开放定址法、再哈希法、链地址法和建立公共溢出区。散列函数如直接定址法、平方取中法和除留余数法被用来将元素转化为数组下标。冲突处理中,线性探查、平方探查和拉链法是常用手段。这些技术在数据结构和算法中有着广泛的应用,特别是在哈希表的实现中。

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散列函数及冲突处理方法

散列函数及冲突处理方法

1 散列
将元素通过一个函数转换为整数,使得该整数可以尽量唯一地代表这个元素,其中这个转换函数称为散列函数H

2 散列函数
2.1 直接定址法
恒等变换H(key)=key,或是线性变换H(key)=a*key+b

2.2 平方取中法
取key的平方的中间若干位作为hash值(很少用)

2.3 除留余数法
把key除以一个数mod得到的余数作为hash值的方法,H(key)=key%mod。

通过这个方法可以把很大的数转换为不超过mod的整数,这样就可以把它作为可行的数组下标。

当mod是一个素数时,H(key)能尽可能覆盖[0,mod)范围内的每一个数

2.3.1 线性探查法
如果表中下标为H(key)的位置已经被某个其他元素使用了,那么就检查下一个位置H(key)+1是否被占,如果还是被占,就继续检查下一个位置(hash值不断加1).如果检查过程中超过了表长,那么就回到表的首位继续循环,直到找到一个可以使用的位置。

2.3.2 平方探查法
H(key)+12、H(key)-12、H(key)+22、H(key)-22、H(key)+3^2…

如果H(key)+k2超过了表长TSize,那么就把H(key)+k2对表长TSize取模

2.3.3 链地址法(拉链法)
把所有H(key)相同的key连接成一条单链表。

设定一个数组Link,范围是Link[0]-Link[mod],Link[h]存放H[key]=h的一条单链表。

一般不需要自己实现上面解决冲突的方法,可以使用map来直接使用hash的功能

Hash算法解决冲突的方法一般有以下几种常用的解决方法
1, 开放定址法:
所谓的开放定址法就是一旦发生了冲突,就去寻找下一个空的散列地址,只要散列表足够大,空的散列地址总能找到,并将记录存入
公式为:fi(key) = (f(key)+di) MOD m (di=1,2,3,……,m-1)
※ 用开放定址法解决冲突的做法是:当冲突发生时,使用某种探测技术在散列表中形成一个探测序列。沿此序列逐个单元地查找,直到找到给定的关键字,或者
碰到一个开放的地址(即该地址单元为空)为止(若要插入,在探查到开放的地址,则可将待插入的新结点存人该地址单元)。查找时探测到开放的地址则表明表
中无待查的关键字,即查找失败。
比如说,我们的关键字集合为{12,67,56,16,25,37,22,29,15,47,48,34},表长为12。 我们用散列函数f(key) = key mod l2
当计算前S个数{12,67,56,16,25}时,都是没有冲突的散列地址,直接存入:

这里写图片描述
计算key = 37时,发现f(37) = 1,此时就与25所在的位置冲突。
于是我们应用上面的公式f(37) = (f(37)+1) mod 12 = 2。于是将37存入下标为2的位置:
这里写图片描述

2, 再哈希法:
再哈希法又叫双哈希法,有多个不同的Hash函数,当发生冲突时,使用第二个,第三个,….,等哈希函数
计算地址,直到无冲突。虽然不易发生聚集,但是增加了计算时间。

3, 链地址法:
链地址法的基本思想是:每个哈希表节点都有一个next指针,多个哈希表节点可以用next指针构成一个单向链表,被分配到同一个索引上的多个节点可以用这个单向
链表连接起来,如:
键值对k2, v2与键值对k1, v1通过计算后的索引值都为2,这时及产生冲突,但是可以通道next指针将k2, k1所在的节点连接起来,这样就解决了哈希的冲突问题
这里写图片描述
4, 建立公共溢出区:
这种方法的基本思想是:将哈希表分为基本表和溢出表两部分,凡是和基本表发生冲突的元素,一律填入溢出表

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