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js数据结构和算法（五）字典和散列（hash）

Hegel_Gu / 2018人阅读

摘要：哈希表也是种数据结构，它可以提供快速的插入操作和查找操作。一个更好的散列函数为了避免碰撞，首先要确保散列表中用来存储数据的数组其大小是个质数，这和计算散列值时使用的取余运算有关。散列函数将学生里的数字相加，使用函数计算出散列值。

什么是字典结构？

字典是以键值对形式存储数据的数据结构，就像电话号码薄里的名字和电话号码那样的一一对应的关系。

javascript的Object类就是以这样的一种字典形式设计的。

键值对在字典中以这样的方式标记：d = {key1 : value1, key2 : value2 }。字典中的键/值对是没有顺序的。如果你想要一个特定的顺序，那么你应该在使用前自己对它们排序。

Dictionary类

Dictionary类的基础是Array类，而不是Object类。我们想对字典中的键排序，而在js中是不能对 对象 的属性进行排序的。话虽如此，但在js中一切皆对象，数组也是对象。以下面的代码开始定义Dictionary类：

先来定义add()方法。该方法接受两个参数：键和值。键是值在字典中的索引，代码如下：

function add(key,value){
        this.datastore[key] = value;
}

接下来定义find()方法，该方法以 键 做为参数，返回和其关联的值。代码如下：

function find(key){
         return this.datastore[key];
     }

从字典中删除键-值对 需要使用js中的delete函数。该函数是Object类的一部分，该函数同时删掉键和与其关联的值：

function remove(key){
         delete  this.datastore[key];
     }

最后，我们希望可以显示字典中所有的键-值对，可以使用如下的方法：

function showAll(){
         for(var key in Object.keys(this.datastore)){
             print(key + "->" + this.datastore[key]);
         }
     }
Dictionary类的辅助方法

我们可以定义一些在特定情况下有用的辅助方法。比如要知道字典中的元素个数可以定义一个count()方法，代码如下：

function count(){
         var n=0;
         for(var key in Object.keys(this.datastore)){
             ++n;
         }
         return n;
     }

为什么不使用length属性？这是因为当键的类型为字符串时，length属性就不管用了

还可以定义一个clear清除方法：

function clear(){
         for each(var key in Object.keys(this.datastore)){
             delete  this.datastore[key];
         }
     }
备注：

for each in（IE6，7，8不支持）无法获得对象的属性名，只能获取到属性值。
另外，遍历对象也尽量使用for in 而不是for each，而遍历数组的话还是使用for循环吧

for each in无法获得对象的属性名，只能获取到属性值。

散列（hash） 什么是哈希表？ 
哈希表(Hash table，也叫散列表)，是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。

　　哈希表的做法其实很简单，就是把Key通过一个固定的算法函数既所谓的哈希函数转换成一个整型数字，然后就将该数字对数组长度进行取余，取余结果就当作数组的下标，将value存储在以该数字为下标的数组空间里。

　　而当使用哈希表进行查询的时候，就是再次使用哈希函数将key转换为对应的数组下标，并定位到该空间获取value，如此一来，就可以充分利用到数组的定位性能进行数据定位

散列表的查找步骤 
当存储记录时，通过散列函数计算出记录的散列地址

当查找记录时，我们通过同样的是散列函数计算记录的散列地址，并按此散列地址访问该记录

在js中，散列函数会将每个键值映射为一个唯一的数组索引。然而，键的数量是无限的，数组的长度是有限的，所以，应该让散列函数尽量将键均匀地映射到数组中。

哈希表也是种数据结构，它可以提供快速的插入操作和查找操作。哈希表运算速度极快，哈希表的速度明显比树快，树的操作通常需要O(N)的时间级。哈希表不仅速度快，编程实现也相对容易。

哈希表算法

哈希表最常见的例子是以学生学号为关键字的成绩表，１号学生的记录位置在第一条，１０号学生的记录位置在第１０条...

如果我们以学生姓名为关键字，如何建立查找表，使得根据姓名可以直接找到相应记录呢？

用上述得到的数值作为对应记录在表中的位置，得到下表：

上面这张表即哈希表。

如果将来要查李秋梅的成绩，可以用上述方法求出该记录所在位置：

李秋梅:lqm 12+17+13=42 取表中第42条记录即可。

HashTable类

我们使用一个类来表示散列表，该类包含计算散列值的方法、向散列中插入数据的方法、从散列表中读取数据的方法、显示散列表中数据分布的方法等。
HashTable类的构造函数定义如下：

function HashTable(){
         this.table = new Array(137);//设定数组长度为137，质数
         this.simpleHash = simpleHash;
         this.showDistro = showDistro;
         this.put = put;
     }

散列函数的选择依赖于键值的数据类型。如果键是整形，最简单的散列函数就是以数组的长度对键取余。

使用一个简单的散列函数做散列:

   load("HashTable.js");
    var someNames = ["David","Jennifer","Donnie","Raymond","Cynthia","Mike","Clayton","Danny","Jonathan"];
    var hTable = new HashTable();
    for(var i = 0;i < someNames.length;i++){
        hTable.put(someNames[i]);
    }
    hTable.showDistro();

输出如下：

35:Cynthia
45:Clayton
57:Donnie
77:David
95:Danny
116:Mike
132:Jennifer
134:Jonathan

simpleHash()函数通过使用js的charCodeAt()函数，返回每个字符的ASCII码值，然后再将它们相加得到散列值。put方法通过调用simpleHash()函数得到数组的索引，然后将数据存储到该索引对应的位置上。

一个更好的散列函数

为了避免碰撞，首先要确保散列表中用来存储数据的数组其大小是个质数，这和计算散列值时使用的取余运算有关。数组的长度应该在100以上，这是为了让数据在散列表中分布得更均匀

散列化整型键

这里我们使用一个展示学生成绩的数据集，将随机产生一个9位数的键，用以识别学生身份和一门成绩，下面是产生学生数据（包含ID和成绩）的函数：

function getRandomInt(min,max){
    return Math.floor(Math.random()*(max-min+1))+min;
}
function genStuData(arr){
    for(var i = 0;i


使用getRandomInt()函数时，可以指定随机数的最值。genStuData()函数生成学生的数据。里层的循环用来生成学生的ID，紧跟在循环后面的代码生成一个随机的成绩，并把成绩弄在ID的后面。主程序会把ID和成绩分离。散列函数将学生ID里的数字相加，使用simpleHash()函数计算出散列值。


对散列表排序


put方法同时接受键和数据作为参数，对键值散列后，将数据存储到散列表中：



function put(key,data){
    var pos = this.betterHash(key);
    this.table[pos] = data;
}




put方法将键值散列化后，将数据存储到散列化后的键值对应在数组中的位置上。


从散列表中取值


定义get()方法，用以读取存储在散列表中的数据。该方法同样需要对键值进行散列化，然后才能知道数据存储在数组的什么位置，代码如下：



function get(key){
    return this.table[this.betterHash(key)];
}
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