哈希表

哈希表（HashTable），也叫散列表，是根据键值对(Key Value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把键值对映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。哈希表主要是通过哈希函数将键映射为表中的一个位置，然后在该位置存储值。哈希表在实现上采用了数组和链表相结合的数据结构。

Java中的哈希表是通过HashMap类来实现的，它也是Java中最常用的数据结构之一。

HashMap类

创建一个HashMap对象

可以使用以下语法创建一个HashMap对象：

HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<String, Integer>();

其中，String和Integer分别代表键和值的类型。也可以使用Diamond语法来创建HashMap对象

如下所示：

HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();

添加元素

可以使用put()方法向HashMap中添加元素，如下所示：

hashMap.put("apple", 1);
hashMap.put("banana", 2);
hashMap.put("orange", 3);

其中，第一个参数代表键，第二个参数代表值。如果键已经存在，则会将该键对应的值替换为新的值。

获取元素

可以使用get()方法从HashMap中获取元素

如下所示：

Integer value = hashMap.get("apple");

其中，get()方法的参数是键，返回值是对应的值。如果指定的键不存在，则返回null。

删除元素

可以使用remove()方法从HashMap中删除元素

如下所示：

hashMap.remove("apple");

其中，remove()方法的参数是要删除的键。

遍历元素

可以使用以下方法来遍历HashMap中的元素：

for (Map.Entry<String, Integer> entry : hashMap.entrySet()) {
    String key = entry.getKey();
    Integer value = entry.getValue();
    System.out.println(key + ": " + value);
}

其中，entrySet()方法返回一个Set集合，该集合包含了所有的键值对。对于每个键值对，可以通过getKey()和getValue()方法来获取对应的键和值。

哈希冲突

在使用哈希表时，可能会出现哈希冲突的情况。哈希冲突是指不同的键经过哈希函数后映射到了相同的位置。为了解决哈希冲突，HashMap采用了链表来存储值。当发生哈希冲突时，新的值会被插入到链表的头部。当链表的长度超过一定阈值时，链表就会被转换为红黑树，以提高查找的速度。

哈希表的性能

哈希表的性能取决于哈希函数的质量，哈希表的大小和存储密度。以下是哈希表的性能方面需要注意的几个点：

1. 哈希函数的选择：好的哈希函数可以减少哈希冲突，从而提高哈希表的性能。常见的哈希函数包括直接取模法、乘法哈希法、一致性哈希等。
2. 哈希表的大小：哈希表的大小会直接影响哈希冲突的概率。哈希表大小通常选择为质数，可以减少哈希冲突的概率。
3. 存储密度：存储密度指的是哈希表中实际存储的元素数量与哈希表大小的比值。存储密度过高或过低都会影响哈希表的性能。通常来说，存储密度应该控制在0.7左右。
4. 冲突解决策略：哈希表中元素哈希冲突时，需要进行冲突解决。常见的冲突解决策略包括拉链法和开放定址法。拉链法需要使用链表来存储哈希冲突的元素，开放定址法则是在哈希表中寻找其他空闲的位置来存储冲突的元素。
5. 哈希表的扩容：当哈希表中存储的元素过多时，需要扩容来减少哈希冲突的概率。哈希表的扩容通常是先创建一个更大的哈希表，然后将原哈希表中的元素重新哈希到新哈希表中。哈希表扩容时会带来性能损失，但可以保证哈希表的性能稳定性。