大家可否知道,其实查找中有一种O(1)的查找,即所谓的秒杀
哈希查找:
对的,他就是哈希查找,说到哈希,大家肯定要提到哈希函数,呵呵,这东西已经在我们脑子里面形成 固有思维了。大家一定要知道“哈希“中的对应关系。 比如说: ”5“是一个要保存的数,然后我丢给哈希函数,哈希函数给我返回一个”2",那么此时的”5“ 和“2”就建立一种对应关系,这种关系就是所谓的“哈希关系”,在实际应用中也就形成了”2“是key,”5“是value。 那么有的朋友就会问如何做哈希,首先做哈希必须要遵守两点原则: ①: key尽可能的分散,也就是我丢一个“6”和“5”给你,你都返回一个“2”,那么这样的哈希函数不尽完美。 ②: 哈希函数尽可能的简单,也就是说丢一个“6”给你,你哈希函数要搞1小时才能给我,这样也是不好的。
其实常用的做哈希的手法有“五种”: 第一种:”直接定址法“。 很容易理解,key=Value+C; 这个“C"是常量。Value+C其实就是一个简单的哈希函数。 第二种:“除法取余法”。 很容易理解, key=value%C;解释同上。 第三种:“数字分析法”。 这种蛮有意思,比如有一组value1=112233,value2=112633,value3=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。 第四种:“平方取中法”。此处忽略,见名识意。 第五种:“折叠法”。 这种蛮有意思,比如value=135790,要求key是2位数的散列值。那么我们将value变为13+57+90=160, 然后去掉高位“1”,此时key=60,哈哈,这就是他们的哈希关系,这样做的目的就是key与每一位value都相 关,来做到“散列地址”尽可能分散的目地。
正所谓常在河边走,哪有不湿鞋。哈希也一样,你哈希函数设计的再好,搞不好哪一次就撞楼了,那么抛给我们的问题 就是如果来解决“散列地址“的冲突。
其实解决冲突常用的手法也就2种:
第一种: “开放地址法“。 所谓”开放地址“,其实就是数组中未使用的地址。也就是说,在发生冲突的地方,后到的那个元素(可采用两种方式 :①线性探测,②函数探测)向数组后寻找"开放地址“然后把自己插进入。
第二种:”链接法“。 这个大家暂时不懂也没关系,我就先介绍一下原理,就是在每个元素上放一个”指针域“,在发生冲突的地方,后到的那 个元素将自己的数据域抛给冲突中的元素,此时冲突的地方就形成了一个链表。
上面啰嗦了那么多,也就是想让大家在”设计哈希“和”解决冲突“这两个方面提一点参考和手段。
那么下面就上代码了, 设计函数采用:”除法取余法“。 冲突方面采用:”开放地址线性探测法"。
复制代码 代码如下: using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text;
namespace HashSearch { class Program { //“除法取余法” static int hashLength = 13;
//原数据 static List<int> list = new List<int>() { 13, 29, 27, 28, 26, 30, 38 };
//哈希表长度 static int[] hash = new int[hashLength];
static void Main(string[] args) { //创建hash for (int i = 0; i < list.Count; i++) { InsertHash(hash, hashLength, list); }
Console.WriteLine("Hash数据:" + string.Join(",", hash));
while (true) { Console.WriteLine("\n请输入要查找数字:"); int result = int.Parse(Console.ReadLine()); var index = SearchHash(hash, hashLength, result);
if (index != -1) Console.WriteLine("数字" + result + "在索引的位置是:" + index); else Console.WriteLine("呜呜," + result + " 在hash中没有找到!");
} }
///<summary> /// Hash表检索数据 ///</summary> ///<param name="dic"></param> ///<param name="hashLength"></param> ///<param name="key"></param> ///<returns></returns> static int SearchHash(int[] hash, int hashLength, int key) { //哈希函数 int hashAddress = key % hashLength;
//指定hashAdrress对应值存在但不是关键值,则用开放寻址法解决 while (hash[hashAddress] != 0 && hash[hashAddress] != key) { hashAddress = (++hashAddress) % hashLength; }
//查找到了开放单元,表示查找失败 if (hash[hashAddress] == 0) return -1; return hashAddress;
}
///<summary> ///数据插入Hash表 ///</summary> ///<param name="dic">哈希表</param> ///<param name="hashLength"></param> ///<param name="data"></param> static void InsertHash(int[] hash, int hashLength, int data) { //哈希函数 int hashAddress = data % 13;
//如果key存在,则说明已经被别人占用,此时必须解决冲突 while (hash[hashAddress] != 0) { //用开放寻址法找到 hashAddress = (++hashAddress) % hashLength; }
//将data存入字典中 hash[hashAddress] = data; } } }
结果:
索引查找: 一提到“索引”,估计大家第一反应就是“数据库索引”,对的,其实主键建立“索引”,就是方便我们在海量数据中查找。 关于“索引”的知识,估计大家都比我清楚,我就简单介绍下。 我们自己写算法来实现索引查找时常使用的三个术语: 第一:主表, 这个很简单,要查找的对象。 第二:索引项, 一般我们会用函数将一个主表划分成几个子表,每个子表建立一个索引,这个索引叫做索引项。 第三:索引表, 索引项的集合也就是索引表。
一般“索引项”包含三种内容:index,start,length
第一: index,也就是索引指向主表的关键字。 第二:start, 也就是index在主表中的位置。 第三:length, 也就是子表的区间长度。
复制代码 代码如下: using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text;
namespace IndexSearchProgram { class Program { ///<summary> /// 索引项实体 ///</summary> class IndexItem { //对应主表的值 public int index; //主表记录区间段的开始位置 public int start; //主表记录区间段的长度 public int length; }
static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("原数据为:" + string.Join(",", students));
int value = 205;
Console.WriteLine("\n插入数据" + value);
//将205插入集合中,过索引 var index = insert(value);
//如果插入成功,获取205元素所在的位置 if (index == 1) { Console.WriteLine("\n插入后数据:" + string.Join(",", students)); Console.WriteLine("\n数据元素:205在数组中的位置为 " + indexSearch(205) + "位"); }
Console.ReadLine(); }
///<summary> /// 学生主表 ///</summary> static int[] students = { 101,102,103,104,105,0,0,0,0,0, 201,202,203,204,0,0,0,0,0,0, 301,302,303,0,0,0,0,0,0,0 }; ///<summary> ///学生索引表 ///</summary> static IndexItem[] indexItem = { new IndexItem(){ index=1, start=0, length=5}, new IndexItem(){ index=2, start=10, length=4}, new IndexItem(){ index=3, start=20, length=3}, };
///<summary> /// 查找数据 ///</summary> ///<param name="key"></param> ///<returns></returns> public static int indexSearch(int key) { IndexItem item = null;
// 建立索引规则 var index = key / 100;
//首先去索引找 for (int i = 0; i < indexItem.Count(); i++) { if (indexItem.index == index) { item = new IndexItem() { start = indexItem.start, length = indexItem.length }; break; } }
//如果item为null,则说明在索引中查找失败 if (item == null) return -1;
for (int i = item.start; i < item.start + item.length; i++) { if (students == key) { return i; } } return -1; }
///<summary> /// 插入数据 ///</summary> ///<param name="key"></param> ///<returns></returns> public static int insert(int key) { IndexItem item = null; //建立索引规则 var index = key / 100; int i = 0; for (i = 0; i < indexItem.Count(); i++) { //获取到了索引 if (indexItem.index == index) { item = new IndexItem() { start = indexItem.start, length = indexItem.length }; break; } } if (item == null) return -1; //更新主表 students[item.start + item.length] = key; //更新索引表 indexItem.length++; return 1; } } }
结果:
ps: 哈希查找时间复杂度O(1)。
索引查找时间复杂度:就拿上面的Demo来说是等于O(n/3)+O(length) |