什么是哈希表和哈希映射及其典型用例？

Question

我最近几次遇到过这些术语，但我很困惑它们是如何工作的以及它们何时被实施？

Answer 1

好吧，这样想吧。

如果你使用一个数组，一个简单的基于索引的数据结构，并用随机的东西填充它，当你用数据填充它时，找到一个特定的条目会变得越来越昂贵，因为你基本上必须开始从一端向另一端搜索，直到找到你想要的那个。

如果您希望更快地访问数据，您通常需要对数组进行排序并使用二进制搜索。然而，这在提高查找现有值的速度的同时，使得插入新值变慢，因为当您需要在中间插入元素时需要移动现有元素。

另一方面，哈希表具有一个相关的函数，它接受一个条目，并将其减少为一个数字，一个哈希键。然后将此数字用作数组的索引，这是存储条目的位置。

哈希表围绕一个数组，最初从空开始。 Empty并不意味着零长度，数组以大小开始，但数组中的所有元素都不包含任何内容。

每个元素都有两个属性，数据和标识数据的键。例如，美国的邮政编码列表将是邮政编码 - ＆gt;名称关联类型。该功能减少了密钥，但不考虑数据。

因此，当您在哈希表中插入内容时，该函数会将键减少为一个数字，该数字用作此（空）数组的索引，这是存储数据的位置，包括键和关联数据数据

然后，您希望找到一个您知道密钥的特定条目，因此您通过相同的函数运行密钥，获取其哈希密钥，然后转到哈希表中的特定位置并检索数据那里。

该理论认为，将密钥减少到哈希密钥的函数（数字）在计算上比线性搜索便宜得多。

典型的哈希表没有可用于存储的无限数量的元素，因此该数字通常会进一步减少到符合数组大小的索引。一种方法是简单地将索引的模数与数组的大小进行比较。对于大小为10的数组，索引0-9将直接映射到索引，索引10-19将再次映射到0-9，依此类推。

某些键将缩减为与哈希表中现有条目相同的索引。此时，直接比较实际密钥，所有规则与比较密钥的数据类型（例如，正常字符串比较）相关联。如果存在完全匹配，则要么忽略新数据（它已经存在），要么覆盖（替换该键的旧数据），或者添加它（多值哈希表）。如果没有匹配，这意味着尽管散列键相同，但实际的键不是，您通常会找到一个新位置来存储该键+数据。

碰撞分辨率有很多实现，最简单的就是转到数组中的下一个空元素。这个简单的解决方案还有其他问题，因此找到正确的解析算法也是哈希表的一个很好的练习。

Hashtables也可以增长，如果它们完全填满（或接近），这通常是通过创建新大小的新数组，再次计算所有索引，并将项目放入新数组来完成的在他们的新地点。

将键减少到数字的函数不会产生线性值，即。 “AAA”变为1，然后“AAB”变为2，因此散列表不按任何典型值排序。

关于这个主题，还有一篇很好的维基百科文章here。

Answer 2

lassevk的答案非常好，但可能包含太多细节。这是执行摘要。我故意省略某些相关的信息，您可以在99％的时间内安全地忽略这些信息。

在99％的情况下，散列表和散列映射之间存在无重要差异。

哈希表是神奇的

严重。它是一个神奇的数据结构，除了保证三件事之外。 （也有例外。你可以在很大程度上忽略它们，虽然有一天学习它们可能对你有用。）

1）哈希表中的所有内容都是一对的一部分 - 有一个键和一个值。您通过指定要操作的密钥来输入和输出数据。

2）如果您通过哈希表上的单个键执行任何操作，则非常快。这意味着put(key,value)，get(key)，contains(key)和remove(key)都非常快。

3）通用哈希表未执行＃2 中未列出的任何操作！ （“失败”，我们的意思是他们非常缓慢。）

我们何时使用哈希表？

当他们的魔法适合我们的问题时，我们使用哈希表。

例如，缓存经常最终使用哈希表 - 例如，假设我们在一所大学有45,000名学生，而某些流程需要保留所有这些学生的记录。如果您经常按ID号引用学生，那么ID => student缓存非常有意义。您为此缓存优化的操作是快速查找。

当你不想全身心投入并改变对象本身时，哈希对于存储数据之间的关系也非常有用。例如，在课程注册期间，能够将学生与他们正在学习的课程联系起来可能是个好主意。但是，无论出于何种原因，您可能不希望Student对象本身知道这一点。使用studentToClassRegistration哈希并在您执行任何操作时保留它。

除了需要执行以下操作之一外，他们还为数据结构做出了相当不错的首选：

何时不使用哈希表

迭代元素。散列表通常不能很好地进行迭代。 （通用的，即。特定的实现有时包含链接列表，用于使迭代次数更少。例如，在Java中，LinkedHashMap允许您快速迭代键或值。）

排序。如果您无法进行迭代，排序也是一种巨大的痛苦。

从值到键。使用两个哈希表。相信我，我只是为你节省了很多痛苦。

Answer 3

如果您正在谈论Java，两者都是允许对象添加，删除和更新的集合，并在内部使用Hasing算法。

然而，如果我们参考Java，那么重要的区别是哈希表本质上是同步的，因此是线程安全的，而哈希映射不是线程安全的集合。

除了同步之外，在两种情况下都存储了用于存储和检索对象的内部机制。

如果您需要了解Hashing的工作原理，我建议您在Google Structers和散列技术上进行一些Google搜索。

Answer 4

Hashtables / hashmaps将一个值（用于消除歧义目的称为“key”）与另一个值相关联。您可以将它们视为字典（单词：定义）或数据库记录（键：数据）。