HashMap与HashSet

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前言

本文主要对HashMap和HashSet进行实现，以及方法进行总结，最后引入哈希冲突的避免和解决方法。

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一、HashMap

1.原理

Map是接口，其中存储的是结构为<K,V>的键值对，并且key是唯一的不能重复的。
实现Map接口的类有HashMap和TreeMap，HashMap主要是根据哈希函数确定哈希地址来存放变量，而TreeMap由于继承了SortedMap接口，在其存储时是有序的。

2.实现

Map.Entry<K,V>

使用Map.Entry<K,V>可以方便对Map中的key、value进行获取，主要的方法有：getKey()、getValue()、setValue(value)

代码如下（示例）：

Set<Map.Entry<String,Integer>> set = map.entrySet();
        for (Map.Entry<String,Integer> entrySet: set) {
            System.out.println("key="+entrySet.getKey()+",values="+entrySet.getValue());
        }

Map的主要方法

get():根据key获取value；
put(key,value):对应的key设置value值；
remove(key):删除key的映射关系；
set<Map.Entry<K,V>> enrtySet():所有key-value的映射关系；
containsKey(key)、containsValue(value)等。
代码如下（示例）：

 //统计10w个数据中每个数据出现的次数
    public static void fun3(int[] array) {
        Map<Integer,Integer> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            if(map.get(array[i]) == null) {
                map.put(array[i],1);
            }else {
                map.put(array[i],map.get(array[i])+1);
            }
        }
        System.out.println(map);
    }

哈希桶的实现

（1）使用数组array和链表进行存储；
（2）存储的时候通过哈希函数（key % array.length）得到在数组中的index之后遍历链表，将其key相等的结点的val替换,没有相等的key就进行头插法插入链表；
（3）扩容的时候，由于哈希函数的变化，需要将原数组中的每一个key进行重新插入到新数组中。
（4）对于自定义类型，由于存储的时候需要比较，所以要重写hashCode()和equals()方法。

代码如下（示例）：

class People{
    public String name;
    public People() {}
    public People(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        People people = (People) o;
        return Objects.equals(name, people.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name);
    }
}

哈希桶实现：

public class HashBuck {
    static class Node {
        public int key;
        public int val;
        public Node next;

        public Node(int key,int val) {
            this.key = key;
            this.val = val;
        }
    }

    public Node[] array;
    public int usedSize;
    public static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75F;

    public HashBuck() {
        this.array = new Node[10];
        this.usedSize = 0;
    }

    public void put(int key,int val) {
        Node node = new Node(key,val);
        int index = key % array.length;
        Node cur = array[index];
        while (cur!=null) {
            if(cur.key == key) {
                cur.val = val;
                return;
            }
        }
        node.next = array[index];
        array[index] = node;
        usedSize++;

        //检查负载因子
        if(loadFactor() >= DEFAULT_LOAD_FACTOR) {
            grow();
        }
    }

    private void grow() {
        Node[] tmp = new Node[array.length*2];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            Node cur = array[i];
            while (cur != null) {
                Node curNext = cur.next;
                int index = cur.key % tmp.length;
                //头插法
                cur.next = tmp[index];
                tmp[index] = cur;

                cur = curNext;
            }
        }
        this.array = tmp;
    }

    public float loadFactor() {
        return usedSize*1.0F / array.length;
    }

    public int get(int key) {
        int index = key % array.length;
        Node cur = array[index];
        while (cur != null) {
            if(cur.key == key) {
                return cur.val;
            }
        }
        return -1;
    }
}

二、HashSet

1.原理

set接口下由TreeSet和HashSet进行实现，和Map不同的是set里面只存储了key。

2.案例

（1）删除重复元素

代码如下（示例）：

//10w个数据，将10w个数据当中重复的元素删除掉
    public static void fun1(int[] array) {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            set.add(array[i]);
        }
        System.out.println(set);
    }

（2）寻找第一个重复的数

代码如下（示例）：

    //寻找10w个数据中第一个重复的数
    public static int fun2(int[] array) {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            if(set.contains(array[i])) {
                return array[i];
            }else {
                set.add(array[i]);
            }
        }
        return -1;
    }

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总结

（1）两个对象的hashCode相等，但是equals不一定相等；但两个对象的equals相等，但是hashCode一定相等。
（2）HashMap<K,V> map = new HashMap<>();底层数组是0，第一次put后数组大小变成16
（3）HashMap<K,V> map = new HashMap<>(25);数组大小是32，他的大小会根据其给定容量相近的2次幂大小取上整数。
（4）扩容是由于超过了负载因子，在扩容的时候需要重新哈希。