文章目录
- 数组作为哈希表
- set作为哈希表
- map作为哈希表
一般来说哈希表都是用来快速判断一个元素是否出现集合里。
对于哈希表,要知道哈希函数和哈希碰撞在哈希表中的作用.
哈希函数是把传入的key映射到符号表的索引上。
哈希碰撞处理有多个key映射到相同索引上时的情景,处理碰撞的普遍方式是拉链法和线性探测法。
接下来是常见的三种哈希结构:
数组
set(集合)
map(映射)
在C++语言中,set 和 map 都分别提供了三种数据结构,每种数据结构的底层实现和用途都有所不同,都需要相对应的了解。
数组作为哈希表
一些应用场景就是为数组量身定做的。
在有效的字母异位词中,我们提到了数组就是简单的哈希表,但是数组的大小是受限的!
这道题目包含小写字母,那么使用数组来做哈希最合适不过。
在赎金信中同样要求只有小写字母,那么就给我们浓浓的暗示,用数组!
本题和有效的字母异位词很像,有效的字母异位词是求 字符串a 和 字符串b 是否可以相互组成,在赎金信中是求字符串a能否组成字符串b,而不用管字符串b 能不能组成字符串a。
一些同学可能想,用数组干啥,都用map不就完事了。
上面两道题目用map确实可以,但使用map的空间消耗要比数组大一些,因为map要维护红黑树或者符号表,而且还要做哈希函数的运算。所以数组更加简单直接有效!
set作为哈希表
在两个数组的交集中我们给出了什么时候用数组就不行了,需要用set。
这道题目没有限制数值的大小,就无法使用数组来做哈希表了。
主要因为如下两点:
数组的大小是有限的,受到系统栈空间(不是数据结构的栈)的限制。
如果数组空间够大,但哈希值比较少、特别分散、跨度非常大,使用数组就造成空间的极大浪费。
所以此时一样的做映射的话,就可以使用set了。
关于set,C++ 给提供了如下三种可用的数据结构:
std::set
std::multiset
std::unordered_set
std::set和std::multiset底层实现都是红黑树,std::unordered_set的底层实现是哈希, 使用unordered_set 读写效率是最高的,本题并不需要对数据进行排序,而且还不要让数据重复,所以选择unordered_set。
在快乐数中,我们再次使用了unordered_set来判断一个数是否重复出现过。
map作为哈希表
在两数之和中map正式登场。
来说一说:使用数组和set来做哈希法的局限。
数组的大小是受限制的,而且如果元素很少,而哈希值太大会造成内存空间的浪费。
set是一个集合,里面放的元素只能是一个key,而两数之和这道题目,不仅要判断y是否存在而且还要记录y的下标位置,因为要返回x 和 y的下标。所以set 也不能用。
map是一种<key, value>的结构,本题可以用key保存数值,用value在保存数值所在的下标。所以使用map最为合适。
C++提供如下三种map:
std::map
std::multimap
std::unordered_map
std::unordered_map 底层实现为哈希,std::map 和std::multimap 的底层实现是红黑树。
同理,std::map 和std::multimap 的key也是有序的(这个问题也经常作为面试题,考察对语言容器底层的理解),两数之和中并不需要key有序,选择std::unordered_map 效率更高!
在四数相加中我们提到了其实需要哈希的地方都能找到map的身影。
本题咋眼一看好像和四数之和,三数之和差不多,其实差很多!
关键差别是本题为四个独立的数组,只要找到A[i] + B[j] + C[k] + D[l] = 0就可以,不用考虑重复问题,而四数之和 ,三数之和是一个数组(集合)里找到和为0的组合,可就难很多了!
用哈希法解决了两数之和,很多同学会感觉用哈希法也可以解决三数之和,四数之和。
其实是可以解决,但是非常麻烦,需要去重导致代码效率很低。
在三数之和中我给出了哈希法和双指针两个解法,大家就可以体会到,使用哈希法还是比较麻烦的。
所以四数之和,三数之和都推荐使用双指针法!