leetcode 705.设计哈希集合 Java

题目链接

https://leetcode-cn.com/problems/design-hashset/

描述

不使用任何内建的哈希表库设计一个哈希集合

具体地说，你的设计应该包含以下的功能

add(value)：向哈希集合中插入一个值。
contains(value) ：返回哈希集合中是否存在这个值。
remove(value)：将给定值从哈希集合中删除。如果哈希集合中没有这个值，什么也不做。

注意：

所有的值都在 [0, 1000000]的范围内。
操作的总数目在[1, 10000]范围内。
不要使用内建的哈希集合库。

示例

示例:

MyHashSet hashSet = new MyHashSet();
hashSet.add(1);         
hashSet.add(2);         
hashSet.contains(1);    // 返回 true
hashSet.contains(3);    // 返回 false (未找到)
hashSet.add(2);          
hashSet.contains(2);    // 返回 true
hashSet.remove(2);          
hashSet.contains(2);    // 返回  false (已经被删除)

初始代码模板

class MyHashSet {

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyHashSet() {

    }
    
    public void add(int key) {

    }
    
    public void remove(int key) {

    }
    
    /** Returns true if this set contains the specified element */
    public boolean contains(int key) {

    }
}

/**
 * Your MyHashSet object will be instantiated and called as such:
 * MyHashSet obj = new MyHashSet();
 * obj.add(key);
 * obj.remove(key);
 * boolean param_3 = obj.contains(key);
 */

代码

根据题目的数据量，可以直接定义一个数组，没有必要用int，因为操作很简单。
虽然这样写能通过测试，但是并没有什么用，纯粹是为了做题而做题。
设计哈希集合，是很考究数据结构能力的一个题目。

class MyHashSet {

    private boolean[] hash;

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyHashSet() {
        this.hash = new boolean[1000001];
    }
    
    public void add(int key) {
        hash[key] = true;
    }
    
    public void remove(int key) {
        hash[key] = false;
    }
    
    /** Returns true if this set contains the specified element */
    public boolean contains(int key) {
        return hash[key];
    }
}

/**
 * Your MyHashSet object will be instantiated and called as such:
 * MyHashSet obj = new MyHashSet();
 * obj.add(key);
 * obj.remove(key);
 * boolean param_3 = obj.contains(key);
 */

设计哈希集合，主要考虑哈希函数和冲突的解决方案。详细的说明可以参考官方题解，这里采用链地址法解决冲突：
https://leetcode-cn.com/problems/design-hashset/solution/she-ji-ha-xi-ji-he-by-leetcode/

至于为什么求模运算一般选取质数，是为了减少冲突，具体的可以网上搜一下，我这里并没有特别好的推荐。

可以直接用LInkedList作为链表：

class MyHashSet {
  private Bucket[] bucketArray;
  private int keyRange;

  /** Initialize your data structure here. */
  public MyHashSet() {
    this.keyRange = 769;
    this.bucketArray = new Bucket[this.keyRange];
    for (int i = 0; i < this.keyRange; ++i)
      this.bucketArray[i] = new Bucket();
  }

  protected int _hash(int key) {
    return (key % this.keyRange);
  }

  public void add(int key) {
    int bucketIndex = this._hash(key);
    this.bucketArray[bucketIndex].insert(key);
  }

  public void remove(int key) {
    int bucketIndex = this._hash(key);
    this.bucketArray[bucketIndex].delete(key);
  }

  /** Returns true if this set contains the specified element */
  public boolean contains(int key) {
    int bucketIndex = this._hash(key);
    return this.bucketArray[bucketIndex].exists(key);
  }
}


class Bucket {
  private LinkedList<Integer> container;

  public Bucket() {
    container = new LinkedList<Integer>();
  }

  public void insert(Integer key) {
    int index = this.container.indexOf(key);
    if (index == -1) {
      this.container.addFirst(key);
    }
  }

  public void delete(Integer key) {
    this.container.remove(key);
  }

  public boolean exists(Integer key) {
    int index = this.container.indexOf(key);
    return (index != -1);
  }
}

/**
 * Your MyHashSet object will be instantiated and called as such:
 * MyHashSet obj = new MyHashSet();
 * obj.add(key);
 * obj.remove(key);
 * boolean param_3 = obj.contains(key);
 */

也可以自己定义一个节点类，下面是自己写的，参考个思路就行，不擅长泛型，为了节省空间也没有用傀儡节点：

class MyHashSet {

    private Node[] bucketArr;
    private int keyRange;

    /** Initialize your data structure here. */
    public MyHashSet() {
        this.keyRange = 769;
        this.bucketArr = new Node[this.keyRange];
    }

    private int countHash(int key) {
        return key % this.keyRange;
    }
    
    public void add(int key) {
        int bucketIndex = this.countHash(key);
        Node head = bucketArr[bucketIndex];

        //如果此处没有节点，就把节点直接作为头节点
        if (head == null) {
            bucketArr[bucketIndex] = new Node(key);
        } else {
            //如果节点已经存在，可以退出方法，不再插入
            if (head.val == key) {
                return;
            }

            while (head.next != null) {
                if (head.next.val == key) {
                    return;
                }
                head = head.next;
            }
            //不存在则新建一个节点
            head.next = new Node(key);
        }
    }
    
    public void remove(int key) {   
        int bucketIndex = countHash(key);
        
        Node head = this.bucketArr[bucketIndex];
        if (head == null) {
            return;
        }

        if (head.val == key) {
            bucketArr[bucketIndex] = head.next;
        } else {
            while (head.next != null) {
                if (head.next.val == key) {
                    head.next = head.next.next;
                    return;
                }
                head = head.next;
            }
        }
        
    }
    
    /** Returns true if this set contains the specified element */
    public boolean contains(int key) {
        Node head = bucketArr[countHash(key)];

        while (head != null) {
            if (head.val == key) {
                return true;
            }
            head = head.next;
        }

        return false;
    }


}

class Node {
    int val;
    Node next;

    Node () {
    }

    Node(int val) {
        this.val = val;
    }
}

/**
 * Your MyHashSet object will be instantiated and called as such:
 * MyHashSet obj = new MyHashSet();
 * obj.add(key);
 * obj.remove(key);
 * boolean param_3 = obj.contains(key);
 */

如果为了提升效率，还可以使用二叉搜索树，官方题解里有，但是个人水平有限，留到以后再补充。
如果想优化，可以继续试试平衡二叉搜索树，红黑树~