哈希表

哈希表¶

哈希表是又称散列表，一种以 "key-value" 形式存储数据的数据结构。所谓以 "key-value" 形式存储数据，是指任意的 key 都唯一对应到内存中的某个位置。只需要输入查找的值 key，就可以快速地找到其对应的 value。可以把哈希表理解为一种高级的数组，这种数组的下标可以是很大的整数，浮点数，字符串甚至结构体。

哈希函数¶

要让 key 对应到内存中的位置，就要为 key 计算索引，也就是计算这个数据应该放到哪里。这个根据 key 计算索引的函数就叫做哈希函数，也称散列函数。举个例子，比如 key 是一个人的身份证号码，哈希函数就可以是号码的后四位，当然也可以是号码的前四位。生活中常用的“手机尾号”也是一种哈希函数。在实际的应用中，key 可能是更复杂的东西，比如浮点数、字符串、结构体等，这时候就要根据具体情况设计合适的哈希函数。哈希函数应当易于计算，并且尽量使计算出来的索引均匀分布。

在 OI 中，最常见的情况应该是 key 为整数的情况。当 key 的范围比较小的时候，可以直接把 key 作为数组的下标，但当 key 的范围比较大，比如以 10^9 范围内的整数作为 key 的时候，就需要用到哈希表。一般把 key 模一个较大的质数作为索引，也就是取作为哈希函数。另一种比较常见的情况是 key 为字符串的情况，在 OI 中，一般不直接把字符串作为 key，而是先算出字符串的哈希值，再把其哈希值作为 key 插入到哈希表里。

能为 key 计算索引之后，我们就可以知道每个 value 应该放在哪里了。假设我们用数组 a 存放数据，哈希函数是 f，那键值对 (key,value) 就应该放在 a[f(key)]上。不论 key 是什么类型，范围有多大，f(key) 都是在可接受范围内的整数，可以作为数组的下标。

冲突¶

如果对于任意的 key，哈希函数计算出来的索引都不相同，那只用根据索引把 (key,value) 放到对应的位置就行了。但实际上，常常会出现两个不同的 key，他们用哈希函数计算出来的索引是相同的。这时候就需要一些方法来处理冲突。在 OI 中，最常用的方法是拉链法。

拉链法¶

拉链发也称开散列法（open hashing）。

拉链法是在每个存放数据的地方开一个链表，如果有多个 key 索引到同一个地方，只用把他们都放到那个位置的链表里就行了。查询的时候需要把对应位置的链表整个扫一遍，对其中的每个数据比较其 key 与查询的 key 是否一致。如果索引的范围是 1~M，哈希表的大小为 N，那么一次插入/查询需要进行期望次比较。

闭散列法¶

闭散列方法吧所有记录直接存储在散列表中，如果发生冲突则根据某种方式继续进行探查。

比如线性探查法：如果在 d 处发生冲突，就依次检查 d + 1 ， d+2 ……

实现¶

拉链法¶

const int SIZE = 1000000;
const int M = 999997;
struct HashTable {
  struct Node {
    int next, value, key;
  } data[SIZE];
  int head[M], size;
  int f(int key) { return key % M; }
  int get(int key) {
    for (int p = head[f(key)]; p; p = data[p].next)
      if (data[p].key == key) return data[p].value;
    return -1;
  }
  int modify(int key, int value) {
    for (int p = head[f(key)]; p; p = data[p].next)
      if (data[p].key == key) return data[p].value = value;
  }
  int add(int key, int value) {
    if (get(key) != -1) return -1;
    data[++size] = (Node){head[f(key)], value, key};
    head[f(key)] = size;
    return value;
  }
};

例题¶

[JLOI2011]不重复数字

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拉链法¶

闭散列法¶

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