【数据结构】哈希表

文章介绍了哈希表的概念,强调其在快速查找中的作用,并通过列举几个LeetCode题目(如字母异位词、赎金信、数组交集等)展示了哈希表在解决编程问题时的高效性,特别是在处理集合和映射操作时。

哈希表的定义

哈希表是根据关键码的值而直接进行访问的数据结构。
给定表M,存在函数f(key),对任意给定的关键字值key,代入函数后若能得到包含该关键字的记录在表中的地址,则称表M为哈希表,函数f(key)为哈希函数

哈希表通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找的速度。
它牺牲了空间换取了时间,因为要使用额外的数组、set或map来存放数据,才能实现快速的查找。

当我们要快速判断一个元素是否出现在集合里时,就要考虑哈希法。

常见的哈希结构

常见的三种哈希数据结构:数组、set、map。
在C++中,set和map又分别被提供了三种数据结构。

set

std::unordered_set底层实现为哈希表,std::setstd::multiset 的底层实现是红黑树,红黑树是一种平衡二叉搜索树,所以key值是有序的,但key不可以修改,改动key值会导致整棵树的错乱,所以只能删除和增加。

集合 底层实现 是否有序 数值是否可以重复 能否更改数值 查询效率 增删效率
std::set 红黑树 有序 O(log n) O(log n)
std::multiset 红黑树 有序 O(logn) O(logn)
std::unordered_set 哈希表 无序 O(1) O(1)

当我们要用集合来解决问题时,优先用unordered_set,因为它的查询和增删效率最优,如果需要集合是有序的则用set,如果要求不仅有序还要有重复数据的话,就用multiset

map

map 是一个key-value的数据结构,map中对key有限制,对value没有限制,因为key是使用红黑树存储的。
std::unordered_map 底层实现为哈希表,std::mapstd::multimap 的底层实现是红黑树。同理,std::map 和std::multimap 的key也是有序的。

映射 底层实现 是否有序 数值是否可以重复 能否更改数值 查询效率 增删效率
std::map 红黑树 key有序 key不可重复 key不可修改 O(logn) O(logn)
std::multimap 红黑树 key有序 key可重复 key不可修改 O(log n) O(log n)
std::unordered_map 哈希表 key无序 key不可重复 key不可修改 O(1) O(1)

leetcode242.有效的字母异位词

给定两个字符串 s 和 t ,编写一个函数来判断 t 是否是 s 的字母异位词。
注意:若 s 和 t 中每个字符出现的次数都相同,则称 s 和 t 互为字母异位词。

class Solution {
   
   
public:
    bool isAnagram(string s, string t) {
   
   
        if(s.size() != t.size()) {
   
   
            return false;
        }
        int record[26] = {
   
   0};
        for(int i = 0; i < s.size(); i++) {
   
   
            record[s[i] - 'a']++;
        }
        for(int i = 0; i < t.size(); i++) {
   
   
            record[t[i] - 'a']
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