【Python算法】哈希存储、哈希表、散列表原理

哈希表的定义:

  哈希存储的基本思想是以关键字Key为自变量,通过一定的函数关系(散列函数或哈希函数),计算出对应的函数值(哈希地址),以这个值作为数据元素的地址,并将数据元素存入到相应地址的存储单元中。

  查找时再根据要查找的关键字采用同样的函数计算出哈希地址,然后直接到相应的存储单元中去取要找的数据元素即可。

哈希表的应用:

  哈希表(hash table)是实现字典操作的一种有效的数据结构。

  尽管最坏的情况下,散列表中查找一个元素的时间与链表中查找的时间相同,达到了O(n)。

  然而实际应用中,散列的查找的性能是极好的。在一些合理的假设下,在散列表中查找一个元素的平均时间是O(1)。

建立哈希表操作步骤:

  1) step1 取数据元素的关键字key,计算其哈希函数值(地址)。若该地址对应的存储空间还没有被占用,则将该元素存入;否则执行step2解决冲突。

  2) step2 根据选择的冲突处理方法,计算关键字key的下一个存储地址。若下一个存储地址仍被占用,则继续执行step2,直到找到能用的存储地址为止。

常用的哈希函数:

  构造哈希函数的方法有很多,总的原则是尽可能将关键字集合空间均匀的映射到地址集合空间中,同时尽可能降低冲突发生的概率。

1、除留余数法:

  H(Key) = key % p  (p ≤ m)

  取关键字除以p的余数作为哈希地址,p最好选择一个小于或等于m(哈希地址集合的个数)的某个最大素数

哈希表长度 8 16 32 64 128 256 512
最大素数 7 13 31 61 127 251 503

2、直接地址法

  H(Key) = a * Key + b;这个“a,b”是常量。

3、数字分析法

  比如有一组key1=112233,key2=112633,key3=119033,

  针对这样的数我们分析数中间两个数比较波动,其他数不变。那么我们取key的值就可以是 key1=22,key2=26,key3=90。

4、平方取中法

  此处忽略,见名识意。

5、折叠法

  比如key=135790,要求key是2位数的散列值。那么我们将key变为13+57+90=160,然后去掉高位“1”,此时key=60,

  这就是他们的哈希关系,这样做的目的就是地址与每一位的key都相关,来做到“散列地址”尽可能分散的目地。

冲突处理方法:

  影响哈希查找效率的一个重要因素是哈希函数本身。当两个不同的数据元素的哈希值相同时,就会发生冲突。为减少发生冲突的可能性,哈希函数应该将数据尽可能分散地映射到哈希表的每一个表项中。

  解决冲突的方法有以下两种: 

  (1) 开放地址法  

    如果两个数据元素的哈希值相同,则在哈希表中为后插入的数据元素另外选择一个表项。

    当程序查找哈希表时,如果没有在第一个对应的哈希表项中找到符合查找要求的数据元素,程序就会继续往后查找,直到找到一个符合查找要求的数据元素,或者遇到一个空的表项。  

    ①.线性探测法

      这种方法在解决冲突时,依次探测下一个地址,直到有空的地址后插入,若整个空间都找遍仍然找不到空余的地址,产生溢出。

      Hi =( H(Key) + d) % m                    ( i = 1,2,3,...,k , k ≤ m-1 )

      地址增量 d= 1,2,...,m-1 , 其中 i 为探测次数

    ②.二次探测法

      地址增量序列为:d= 12,-12,22,-22 ,...,q2,-q2  (q ≤ m/2)

    ③.双哈希函数探测法

      Hi =( H(Key) + i * RH(Key) ) % m      ( i = 1,2,3,..., m-1 )

      H(Key) , RH(Key) 是两个哈希函数,m为哈希表长度。

      先用第一个哈希函数对关键字计算哈希地址,一旦产生地址冲突,再用第二个函数确定移动的步长寅子,最后通过步长因子序列由探测函数寻找空余的哈希地址。

      H1 = ( a+b )%m , H2 = ( a + 2b )%m , ... , Hm-1 = ( a+(m-1)*b )%m

  (2) 链地址法

    将哈希值相同的数据元素存放在一个链表中,在查找哈希表的过程中,当查找到这个链表时,必须采用线性查找方法。

    

Python字典dict的实现 是使用开放寻址法中的二次探查来解决冲突的。

?? 参考链接

时间: 2024-10-10 21:44:11

【Python算法】哈希存储、哈希表、散列表原理的相关文章

哈希表/散列表

哈希表/散列表,是根据关键字(key)直接访问在内存存储位置的数据结构. 构造哈希表的常用方法: 直接地址法---取关键字的某个线性函数为散列地址,Hash(Key) = Key或Hash(key) = A*Key + B, A,B为常数. 除留余数法---取关键值被某个不大于散列表长m的数p除后的所得的余数为散列地址. Hash(key) = key % p. 若采用直接地址法(Hash(Key) = Key)存在一定的缺陷. 当Key值特别大时,而Key之前的数很少,就会造成空间浪费.大多时

9-12-哈希查找表/散列表-查找-第9章-《数据结构》课本源码-严蔚敏吴伟民版

课本源码部分 第9章  查找 - 哈希查找表/散列表 ——<数据结构>-严蔚敏.吴伟民版        源码使用说明  链接??? <数据结构-C语言版>(严蔚敏,吴伟民版)课本源码+习题集解析使用说明        课本源码合辑  链接??? <数据结构>课本源码合辑        习题集全解析  链接??? <数据结构题集>习题解析合辑        本源码引入的文件  链接? Base.c        相关测试数据下载  链接? 数据包      

HashTable-哈希表/散列表

HashTable-散列表/哈希表,是根据关键字(key)而直接访问在内存存储位置的数据结构.它通过一个关键值的函数将所需的数据映射到表中的位置来访问数据,这个映射函数叫做散列函数,存放记录的数组叫做散列表. 构造哈希表的几种方法 直接定址法--取关键字的某个线性函数为散列地址,Hash(Key)= Key 或 Hash(Key)= A*Key + B,A.B为常数. 除留余数法--取关键值被某个不大于散列表长m的数p除后的所得的余数为散列地址.Hash(Key)= Key % P. 平方取中法

算法导论学习笔记——第11章 散列表

直接寻址表 1 DIRECT-ADDRESS-SEARCH(T,k) 2 return T[k] 3 4 DIRECT-ADDRESS-INSERT(T,x) 5 T[key[x]]←x 6 7 DIRECT-ADDRESS-DELETE(T,x) 8 T[key[x]]←nil

算法导论第十一章 散列表

一.散列表的概念 本章介绍了散列表(or hash table)的概念.散列函数的设计及哈希冲突的处理.散列表(为了形象描述,我们通常叫槽)从表意上看是一种数据结构,但把它归为算法思想更为贴切.对于大部分的查找问题,使用散列表能达到O(1)的效率.现在很多大公司在面试大数据的题目时,解决方案里绝对少不了散列表的思想,例如百度的一道面试题:Top K查找问题: 问题描述: 搜索引擎会通过日志文件把用户每次检索使用的所有检索串都记录下来,每个查询串的长度为1-255字节. 假设目前有一千万个记录(这

散列表(算法导论笔记)

散列表 直接寻址表 一个数组T[0..m-1]中的每个位置分别对应全域U中的一个关键字,槽k指向集合中一个关键字为k的元素,如果该集合中没有关键字为k的元素,则T[k] = NIL 全域U={0,1,…,9}中的每个关键字都对应于表中的一个下标值,由实际关键字构成的集合K={2,3,5,8}决定表中的一些槽,这些槽包含指向元素的指针,而另一些槽包含NIL 直接寻址的技术缺点非常明显:如果全域U很大,则在一台标准的计算机可用内存容量中,要存储大小为|U|的一张表T也许不太实际,甚至是不可能的.还有

散列表之直接寻址表

散列表之直接寻址表 直接寻址表的定义 直接寻址表的操作 直接寻址表的代码实现 dataNode的定义 直接寻址表的定义 测试文件 编译运行 总结 注意: 本文中的所有代码你可以在这里: https://github.com/qeesung/algorithm/tree/master/chapter11/11-1/directAddr(这里的会及时更新) 或者这里: http://download.csdn.net/detail/ii1245712564/8793509 找到 散列表之直接寻址表

Python算法教程第二章知识点:计时模块、字典与散哈希表、图与树的实现、成员查询、插入对象

本文目录:一.计时模块:二.字典与散哈希表:三.图与树的实现:四.成员查询:五.插入对象</br>一.计时模块(timeit.cProfile) import timeit timeit.timeit('x = 1 + 2') 既然学习算法,那么来计算程序所耗费的时间是重要的,但是需要注意:timeit()计时函数会多次运行相关的代码段并求得平均值,以提高计时的精准度,所以,我们需要预防早先的执行操作影响之后代码的执行.举个栗子:若我们执行排序算法,则只有第一次执行代码时是在随机的情况下计时,

浅谈算法和数据结构: 十一 哈希表

在前面的系列文章中,依次介绍了基于无序列表的顺序查找,基于有序数组的二分查找,平衡查找树,以及红黑树,下图是他们在平均以及最差情况下的时间复杂度: 可以看到在时间复杂度上,红黑树在平均情况下插入,查找以及删除上都达到了lgN的时间复杂度. 那么有没有查找效率更高的数据结构呢,答案就是本文接下来要介绍了散列表,也叫哈希表(Hash Table) 什么是哈希表 哈希表就是一种以 键-值(key-indexed) 存储数据的结构,我们只要输入待查找的值即key,即可查找到其对应的值. 哈希的思路很简单