存储:put 方法 put(key,value)
查询 : get 方法 get(key)
java 代码如下
import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class App { public static void main(String[] args) { Map
技术的本质,底层结构
程序是等于我们的数据结构和算法
HashMap 其实就是做存储的,做存储的就是数据结构
在JDK7 : HashMap 是由 数组,链表 组成的在JDK8: HashMap 是由 数组,链表,红黑树 组成的
存储是按上面的规则存储的,那查询是怎么查的了
算法:哈希算法 既然要了解HashMap 的组成,就谈谈它的结构组成
首先我们来说下数组,数组在java 中是怎么定义的了
//数组:采用一段连续的存储单元来存储数据的 //数组的特点: 查询时间复杂度:0(1) ,删除,插入,时间负责度0(N),总结:查询块,插入慢 public static void main(String [] args){ //数组的定义:初始化长度为10,数据类型Integer , Integer integer[] = new Integer[10]; //指定下标,复制 integer[0]=0; //指定下标,复制 integer[1]=1; //指定下标,复制 integer[9]=2; //指定下标,复制 integer[9]=400; System.out.println(integer[9]); } // 输出结果:400
数组结构如图:
查询: 时间复杂度 0(1),查询非常快的
删除,插入 :时间复杂度0(N) 非常慢的,效率没有查询那么快
为什么查询快,插入,删除慢了?
查询快
是因为我们数组了都有一个序号,如图,0,1,2,3,4,5,… ,如果要找到下标为3的数据值, 这些序号其实就是他们的下标地址,可以理解为他们 的一个下标索引,这个下标是连续的,是自增的,所以我们立马可以确定3个这个位置,根据这个索引3 找到它对应的节点。
插入,删除慢
假如我现在要出入一个Monkey 的数据,插入到3和4之间,如图
存在这个位置我们是没有下标的,则我们的下标4 则要移到 Monkey 那个位置,5下标 就移到4那个位置,如图:
类似,我们后面的下标都要向左移动,这样我后面的数据是不是要做很大的改动,这样时间复杂度则为0(N),这样就保证了我们数组的连续性,同理删除的话如图:
数组后面数据的下标,都要还原成之前插入前的下标,后面的节点都要改变,这样我们可以看出,这就是数组,删除,插入 为什么这么慢!
除非是插入,删除,数组的最后一个元素,大家懂了吗?还不懂那就私聊!
扩充:
大家知道我们java 哪一个类,底层用的就是数组?
在我们的java.util 包下面有一个ArrayList 类,如图
怎么验证了?
我们查看它的add 方法
public boolean add(E var1) { this.ensureCapacityInternal(this.size + 1); this.elementData[this.size++] = var1; return true; }
如果面试被问到ArrayList 的特性,直接回答 查询快,插入,删除慢
为什么HashMap 用到数组存储了,还要用到链表了?
谈谈什么是链表?
在java 中是这么定义的:
package node;import com.sun.org.apache.bcel.internal.generic.IMPDEP1;public class Node { public Node next; private Object data; public Node(Object next) { this.data = next; } //链表:链表是一种物理存储单元上非连续,非顺序的存储结构 //特点: 插入,删除时间复杂度0(1) 查找遍历时间复杂度0(N) 总结:插入快,查询慢 public static void main(String[] args){ Node head =new Node("monkey"); head.next =new Node("张三"); head.next.next =new Node("刘一"); System.out.println(head.data); System.out.println(head.next.data); System.out.println(head.next.next.data); }}//输出结果://monkey//张三//刘一
链表:链表是一种物理存储单元上非连续,非顺序的存储结构,如图:
为什么它插入,删除快,查询慢了?
删除 某个节点,只需要上一个节点 head.next =null
插入 某个几点,只需要上一个节点 head.next 指向插入的节点,插入的节点指向下一个节点
查询某个节点:链表查询都要通过头节点,比如我们要查‘刘一’,我们则要先查头monkey,再查张三,再查到刘一,
虽然只有3个节点,但是我们要查到刘一要查三次,把整个链表都遍历了一次,所以查询慢!
扩充
在我们java 中,哪一个util 类采用的链表来实现的?
我们来查看它的add 方法
public boolean add(E var1) { this.linkLast(var1); return true; } //看上面有一个linkLast,如下: void linkLast(E var1) { linkedList.Node var2 = this.last; linkedList.Node var3 = new linkedList.Node(var2, var1, (linkedList.Node)null); this.last = var3; if (var2 == null) { this.first = var3; } else { var2.next = var3; } ++this.size; ++this.modCount; } //看上面有一个Node,如下: private static class Node
双向链表如图: 类似与分页,上一页,下一页,下面的对象也可以获取上面对象的数据(head.prev)
现在大家都已经了解JDK7 HashMap 数据结构了,开始了解下算法!
哈希算法
那么HashMap 是怎么去存储的了?他是如何将数据放到我们的数组和链表上的?
用的就是哈希算法,你们知道哈希算法的底层是怎么实现的?
哈希表
什么是哈希算法?
哈希算法(也叫散列),就是把任意长度值(key)通过散列算法变换成固定长度的key(地址), 通过这个地址进行访问的数据结构,
它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找速度。
例如图中的John Smith 通过散列算法变换成固定长度的key:152 (永远是152),然后通过152 变成John Smith 是不可能的,哈希算法是不可逆的。
HashCode: 通过字符串算出它的ascii 码,进行mod(取模),算出哈希表中的下标
代码如下:
public class AsciiCode { public static void main(String[] args) { char c [] ="lies".toCharArray(); for (int i = 0; i < c.length; i++) { System.out.println((c[i])+":" +(int)c[i]); } }}//输出结果://l:108//i:105//e:101//s:115
将 lies 算出来的ascii 码相加然后除以10 取模(为什么取模不直接存储 429了 )为什么取模不直接存储 429了?
//数组是采用一段连续的存储单元来存储数据的,那存lies 数据将如图:
如果你要存lies 则需要300 个这样的内存空间,所以我们取模为10,算出来的值为 9,则节省了很多空间,我们取模的目的就是节省内存空间!
如果我们取模会出现什么问题
会出现hash 冲突(碰撞)的一个问题,
什么是hash冲突
lies 的值通过ascii 码计算的总和为 429foes 的值通过ascii 码计算的总和也为 429两个单词取模后的值都是 9 ,则lies 会存在下标为9 的这个位置,foes 也存在下标为9 的这个位置,而数组存在同一个下标下面是会覆盖的(上面代码讲数组的时候Intergers[9]=400,会覆盖Intergers[9]=2 的值,最终Intergers[9] =400),同样我们先存的是lies 后存的是foes,则lies
将会被覆盖,lies 和foes 是不同的key, 我们HashMap 是可以存这两个值的,为什么没有被覆盖了?这个地方就叫做哈希碰撞!
Hash冲突怎么解决了
我们用链表来解决这个问题, 链表是有一个指针的,我们可以让这个lies 指向这个foes,我们让foes 去匹配下标为9 的这个节点,如果匹配lies 不相等,则去匹配下一个节点foes,最终就会找到这个foes,这就是我们hash 算法底层的原理及解决冲突。
不调用JDK7 的HashMap,自己手动写一个HashMap
public class App { public static void main(String[] args) { //Map
我们多次运行,运行的结果还是这样,这就是hash 算法的一个特点:它是一个幂等性的一个算法
模拟我们是怎么存值的
我们一组数据就是 key,value , 可以用string,int 来存吗?这里显然不能,我们一般存这种值一般用对象来存值,我在这里随便命名用个Object或者叫Entry 对象,其实我们还要存另外两个值?(hash和next),当发生hash 冲突的时候(存储位置4) next 可以指向下一个节点,hash 值是用来比较的,比较hashCode 值是否相等!
存取结构图如下:
上面的图形结构,我们就知道如何存数据了!
那我们该如何取数据了?
-假如我们要取‘刘一’ 的值
模拟java HashMap
定义一个Map 接口
public interface Map
定义一个实现Map 的HashMap
import sun.management.snmp.jvmmib.JvmRTInputArgsTablemeta;public class HashMap
定义一个测试类
public class Test { public static void main(String[] args) { Map
查看到测试结果,我们就能看到HashMap ,是怎么存储的,和获取值的!
但是JDK8 用的是红黑树,为什么了?
举个代码的例子
import com.sun.xml.internal.ws.api.model.wsdl.WSDLOutput;public class Test { public static void main(String[] args) { Map
可以看到这个map 的size 只有16,却存了很多的数据:
容量不够,我们就只能把这个数据放到链表上,链表无线延长,这种hash冲突是十分严重的,而链表的特性是查询慢,而链表又无线延长,我们查询链表末端的数据,这样性能就很低了,所以JDK8 就用红黑树了!
总结:解决链表过长查询效率过低的问题
什么情况下用红黑树?
前提条件
阈值 8
HashMap 类下面有个这个:
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
为什么要阈值 是8 了?
因为红黑叔插入慢,他要判断小中大(也就是左边的小于右边的),而链表插入快,删除快,但是为什么是 8 不是 6了?
我要去百度一下,有哪位大佬知道可以跟我讲下?
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