如何使用二叉搜索树实现Hashtable?

时间:2013-06-24 15:56:56

标签: java hashtable binary-search-tree

我只需使用以下数据结构即可使用数组实现Hashtable。

LinkedList<Item<K,V>> table[]
const int MAX_SIZE = 100

,即一个链表列表(带链接的散列)。

现在在各种书籍中,他们说如果我们想要有序数据,我们可以用BST实现哈希表。 如何在BST中包含键和值。虽然我可以像存储单个数据项一样存储这两个数据,但是键给出了一个整数,它就像是一个散列函数之后的数组索引。如何在BST中使用密钥?我不需要任何索引?

我能想到的是我可以使用该功能比较两个键,然后相应地进行正常插入和删除。

编辑:

假设我从头开始有BST

class Node {
        K key;
        V value;
        Node left;
        Node right;
    }


class BinarySearchTree {
            Node root;
        }


class Hashtable {

BinarySearchTree bst;

public void Hashtable() {
bst = new BinarySearchTree();
}

//hashfunction(K key)

//get(K Key)

//put(K key,V value)

//remove(K key)

}

如何使用映射到整数的键来实现

insert(V value) 

在BST。

4 个答案:

答案 0 :(得分:2)

在Java中已经实现了BST - TreeMap。这是一种自平衡的红黑树。我想实现它不会是一个太大的问题。例如:

public class Hashtable<T, V> implements Map<T, V> {

    private TreeMap<T, V> bst;

    public Hashtable() {
        bst= new TreeMap<T, V>();
    }

    @Override
    public void put(T element, V value) {
        bst.put(element, value);
    }

    ...

}

由于Hashtable应该是Map接口的实现,我建议实现java.util.Map。我会通过组合而不是继承来使用BST - 所以我们可以隐藏BST的API。 BST可以是任何东西 - 在我的代码示例中,我使用了Java的TreeMap类。

答案 1 :(得分:2)

已经提供了Java特定的答案,但我猜你的问题更多的是关于设计而不是语言特定的实现。

不,我们不需要计算索引或使用散列函数。如果我们在bst的节点中存储键值对,那么只需通过比较键来遍历树。这也为您提供了无冲突的额外优势,因为密钥是唯一的。

您可以使用散列函数并对密钥进行散列,然后根据该值遍历树,但如果您不小心使用散列函数,则可能会导致冲突,然后您必须保持某种链接。 / p>

是否使用密钥或密钥的散列值取决于密钥的大小。如果密钥大小很大,则将其散列为较小的大小以便更快地进行比较是有意义的。

答案 2 :(得分:0)

您不需要使用链接列表实现哈希表。 只有当碰撞发生而不是使用线性时间搜索O(n)的链接时,才能使用平衡的bst,以便搜索时间减少到O(log n)。

答案 3 :(得分:0)

以下是使用BST作为存储桶的HashMap的简单实现。 Map的这个基本实现显示了put()和get()如何工作以从BST桶支持的Map获取数据。此BST实施不平衡。理想情况下,对于生产应用程序,应使用红黑树算法来平衡此BST,以改善搜索时间。

使用平衡BST与链接列表相比实现存储桶,我们能够将获取(关键)时间从O(n)提高到O(log n)。

public class HashMapWithBST {

    private Node[] nodes;
    private static final int MAX_CAPACITY = 41;

    public HashMapWithBST() {
        nodes = new Node[MAX_CAPACITY];
    }

    /**
     * If key is a non-null object then return the hash code of key modulo hash map size as value. If key is null then return 0.
     * 
     * @param key
     * @return hash
     */
    public int getHash(String key) {

        if(key == null) {
            return 0;
        }

        int hash = key.hashCode();

        hash = hash >>> 16; // Spread the higher bits

        hash = hash % MAX_CAPACITY;

        return hash;
    }

    /**
     * In case of collisions, put the new key-value pair in a BST based on key comparisons.
     * 
     * @param key
     * @param value
     */
    public void put(String key, String value) {

        int hashOfKey = getHash(key);

        final Node newNode = new Node(key, value);

        if(nodes[hashOfKey] == null) {

            nodes[hashOfKey] = newNode;
        } else {

            Node root = nodes[hashOfKey];

            try {
                addToBSTBucket(root, newNode);
            } catch(Exception e ) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

    /**
     * If a collision happens while adding a node to Hashmap, add new node to the hashed bucket represented with a BST.
     * 
     * @param root      root of BST bucket
     * @param newNode   New Node to be added in BST bucket
     */
    private void addToBSTBucket(Node root, final Node newNode) {

        if(root == null) {
            root = newNode;
            return;
        }

        Node currentNode = root;
        Node parentNode = root;

        while(true) {

            parentNode = currentNode;

            if(newNode.key.compareTo(currentNode.key) == 0) {

                // if key values are same then just overwrite the vale in same node as duplicate keys are not allowed in this map
                currentNode.value = newNode.value;
                return;

            } else if(newNode.key.compareTo(currentNode.key) < 0) {
                currentNode = currentNode.left;

                if(currentNode == null) {
                    parentNode.left = newNode;
                    return;
                }
            } else {

                currentNode = currentNode.right;

                if(currentNode == null) {
                    parentNode.right = newNode;
                    return;
                }
            } 
        }

    }

    /**
     * Get the value for a particular key. If no key found then return null.
     * 
     * @param key
     * @return value or null
     */
    public String get(String key) {

        Node node = nodes[getHash(key)];

        if(node != null) {
            return getValueFromBST(node, key);
        }

        return null;
    }

    private String getValueFromBST(Node root, String key) {

        if(key == null) {
            return null;
        }

        while(root != null) {
            if(key.equals(root.key)) {
                return root.value;
            } else if(key.compareTo(root.key) < 0) {
                root = root.left;
            } else {
                root = root.right;
            }
        }

        return null;    
    }

    private static class Node {

        private String key;
        private String value;
        private Node left;
        private Node right;

        public Node(String key, String value) {
            this.key = key;
            this.value = value;
        }

    }
}

完整代码位于:https://github.com/prabhash1785/DataStructures/blob/d842d07e1fc3bf7e1caed72eb6b0744a719a9bc6/src/com/prabhash/java/algorithms/datastructures/HashMapWithBST.java