算法初接触 | 数据结构[队列、哈希表]

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队列

队列中的数据也呈线性排列。虽然与栈有些相似,但队列中添加和删除数据的操作分别是在两端进行的。即“先进先出

图解

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解说
像队列这种最先进去的数据最先被取来,即“先进先出”的结构,我们称为First In First Out,简称FIFO。
与栈类似,队列中可以操作数据的位置也有一定的限制。在栈中,数据的添加和删除都在同一端进行,而在队列中则分别是在两端进行的。队列也不能直接访问位于中间的数据,必须通过出队操作将目标数据变成首位后才能访问。

哈希表

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哈希表存储的是由键(key)和值(value)组成的数据。例如,我们将每个人的性别作为数据进行存储,键为人名,值为对应的性别。

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此处准备了6个箱子(即长度为6的数组)来存储数据。假设我们需要查询Ally的性别,由于不知道Ally的数据存储在哪个箱子里,所以只能从头开始查询。这个操作便叫作“线性查找”

提示:一般来说,我们可以把键当成数据的标识符,把值当成数据的内容

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查找到4号箱子的时候,发现其中数据的键为Ally。把键对应的值取出,我们就知道Ally的性 别为女(F)了。

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数据量越多,线性查找耗费的时间就越长。由此可知:由于数据的查询较为耗时,所以此处 并不适合使用数组来存储数据。

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但使用哈希表便可以解决这个问题。首先准备好数组,这次我们用5个箱子的数组来存储数据。

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尝试把Joe存进去

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使用哈希函数(Hash)计算Joe的键,也就是字符串“Joe”的哈希值。得到的结果为4928

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将得到的哈希值除以数组的长度5,求得其余数。这样的求余运算叫作“mod运算”。此处mod运算的结果为3。

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因此,我们将Joe的数据存进数组的3号箱子中。重复前面的操作,将其他数据也存进数组中。

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Sue键的哈希值为7291,mod 5的结果为1,将Sue的数据存进1号箱中。

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Dan键的哈希值为1539,mod 5的结果为4,将Dan的数据存进4号箱中。

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Nell键的哈希值为6276,mod5的结果为1。本应将其存进数组的1号箱中,但此时1号箱中已经 存储了Sue的数据。这种存储位置重复了的情况便叫作“冲突”。

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遇到这种情况,可使用链表在已有数据的后面继续存储新的数据。

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Ally键的哈希值为9143,mod 5的结果为3。本应将其存储在数组的3号箱中,但3号箱中已经有了Joe的数据,所以使用链表,在其后面存储Ally的数据。

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Bob键的哈希值为5278,mod 5的结果为3。本应将其存储在数组的3号箱中,但3号箱中已经有了Joe和Ally的数据,所以使用链表,在Ally的后面继续存储Bob的数据。

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像这样存储完所有数据,哈希表也就制作完成了。

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接下来讲解数据的查询方法。假设我们要查询Dan的性别。

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为了知道Dan存储在哪个箱子里,首先需要算出Dan键的哈希值,然后对其进行mod运算。最后得到的结果为4,于是我们知道了它存储在4号箱中。

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查看4号箱可知,其中的数据的键与Dan一致,于是取出对应的值。由此我们便知道了Dan的性别为男(M)。

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那么,想要查询Ally的性别时该怎么做呢?为了找到它的存储位置,先要算出Ally键的哈希值,再对其进行mod运算。最终得到的结果为3。

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然而3号箱中数据的键是Joe而不是Ally。此时便需要对Joe所在的链表进行线性查找。

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于是我们找到了键为Ally的数据。取出其对应的值,便知道了Ally的性别为女(F)。