散列表的基本介绍
散列表(Hash table,也叫哈希表)，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，存放记录的数据叫做散列表。
在写了一段java程序，java程序要去操作数据库，然后数据库经过一番操作将结果返回给java程序，
java程序拿到结果进行显示，数据一般是放在数据库的，但是这种结构有一个问题，它会对我们的数
据库的操作可能非常频繁，有些数据没必要每次都去查数据库，在某些情况下不需要，那在这种情况
下我们会加一个缓存层。一般来讲，我们提高我们的检索速度，一般就是把我们常用的数据加载到缓
存层，我们能够在缓存层取数据就不到数据库取数据，那么缓存层我们一般使用相关的缓存产品。
缓存产品：Redis Memcache
那我们除了缓存产品以外，也可以自己写一个缓存层，这个时候就要借助于数据结构哈希表来做。哈
希表从某个角度来说，它就是可以先把数据先加载到内存，加载到内存，把它放入到哈希表中，这样
再取数据的时候就无须在到数据库取，什么时候才到数据库取呢，如果在某些情况下使用缓存产品太
重量级了就可以自己写个哈希表，这个时候我们可以事先把数据先放到哈希表中，然后我们取数据的
时候先到哈希表中取，这样就可以提高我们的效率。
那么哈希表的结构有哪些呢？
比如说我们常用的有：
数组+链表数组+二叉树(如果我们用的是二叉排序树，性能就能有所提升)
不管是数组配合链表还是数组配合二叉树，其主要目的都是去提升我们数据的查找速度，为什么这么
做呢？因为如果我们每次都是直接查数据库，速度太慢了，而且对数据库压力太大，所以我们先把数
据放入哈希表，我程序先到哈希表去取，取不到再到数据库去取，然后把经常用的在加载到哈希表里
面就可以了，这样就提升了我们的速度。那如果一级缓存不够，我们可以再加一个缓存层，这样就形
成二级缓存了，二级缓存可以通过再哈希得到。这就是哈希表的由来。
那么哈希表在内存布局中的结构是怎么样的呢？下面这张图清晰的反映了它的结构：
从上图可以看出，这是一张表，也可以看成是一个数组，那这个数组它放的不再是普通数据，而是一
个链表，也就是说这个数组变成了链表数组，当我们去查找一个id的时候，我们可以先用散列函数来
得到我们这个信息会在这个表里面的哪一条链表，这样就直接在这条链表里面去查，从而提高速度。
打个比方，比如现在有15条链表，我们来一个值 111 % 15 ，我们就知道111 id号在哪条链表，我们
直接到这条链表去取，相当于说速度就提升了15倍。这样比我们单独使用链表要快，那整个数组+链
表就形成了一个所谓的散列表，也叫哈希表，这就是哈希表一个最基本的工作原理，也是它的内存布
局图。
实际需求：google公司的一个上机题
有一个公司，当有新的员工来报到时，要求将该员工的信息加入(id，性别，年龄，名字，住址…)当
输入该员工的id时，要求查找到该员工的所有信息
要求：不使用数据库，尽量节省内存，速度越快越好=>哈希表(散列)
添加时，保证按照id从低到高插入(思考：如果id不是从低到高插入，但要求各条链表仍是从低到高，
怎么解决？)
(1) 使用链表来实现哈希表，该链表不带表头[即：链表的第一个节点就存放雇员信息]
(2) 思路分析并画出示意图
(3) 代码实现[增删改查(显示所有员工，按id查询)]
代码实现：
import java.util.Scanner;
public class HashTableDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建哈希表
HashTable hashTab = new HashTable(7);
// 写一个简单的菜单
String key = "";
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while(true){
System.out.println("add: 添加雇员");
System.out.println("list: 显示雇员");
System.out.println("find: 查找雇员");
System.out.println("exit: 退出系统");
key = scanner.next();
switch (key){
case "add":
System.out.println("输入id");
int id = scanner.nextInt();
System.out.println("输入名字");
String name = scanner.next();
// 创建雇员
Emp emp = new Emp(id, name);
hashTab.add(emp);
break;
case "list":
hashTab.list();
break;
case "find":
System.out.println("请输入要查找的id");
id = scanner.nextInt();
hashTab.findEmpById(id);
break;
case "exit":
scanner.close();
System.exit(0);
default:
break;
}
}
}
}
//创建HashTable 管理多条链表
class HashTable {
private EmpLinkedList[] empLinkedListArray;
private int size; // 表示有多少条链表
// 构造器
public HashTable(int size){
this.size = size;
// 初始化EmplinkedListArray
empLinkedListArray = new EmpLinkedList[size];
// 这时需要分别初始化每个链表
for (int i = 0; i < size; i++){
empLinkedListArray[i] = new EmpLinkedList();
}
}
// 添加雇员
public void add(Emp emp){
// 根据员工的id, 得到该员工应当添加哪条链表
int empLinkedListNO = hashFun(emp.id);
// 将emp添加到对应的链表中
empLinkedListArray[empLinkedListNO].add(emp);
}
// 遍历所有的链表，遍历hashTab
public void list(){
for (int i = 0; i < size; i++){
empLinkedListArray[i].list(i);
}
}
// 根据输入的id，查找雇员
public void findEmpById(int id){
// 使用散列函数确定哪条链表查找
int empLinkedListNO = hashFun(id);
Emp emp = empLinkedListArray[empLinkedListNO].findEmpById(id);
if (emp != null){ // 找到
System.out.printf("在第%d条链表中找到 雇员id = %d\n", (empLinkedListNO + 1), id);
}else{
System.out.println("在哈希表中，没有找到该雇员");
}
}
// 编写散列函数，使用一个简单取模法
public int hashFun(int id){
return id % size;
}
}
// 表示一个雇员
class Emp{
public int id;
public String name;
public Emp next; //next 默认为 null
public Emp(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
}
// 创建EmpLinkedList, 表示链表
class EmpLinkedList {
// 头指针，执行第一个Emp，因此我们这个链表的head是直接指向第一个Emp
private Emp head; // 默认null
// 添加雇员到链表
// 说明
// 1、指定，当添加雇员时， id是自增长，即id的分配总是从小到大
// 因此我们将该雇员直接加入到本链表的最后即可
public void add(Emp emp){
//如果是添加第一个雇员
if(head == null){
head = emp;
return;
}
// 如果不是第一个雇员，则使用一个辅助的指针，帮助定位到最后
Emp curEmp = head;
while(true){
if (curEmp.next == null){ // 说明到链表最后
break;
}
curEmp = curEmp.next; // 后移
}
// 退出时直接将emp 加入链表
curEmp.next = emp;
}
// 遍历链表的雇员信息
public void list(int no){
if (head == null){ // 说明链表为空
System.out.println("第 "+(no+1)+" 链表为空");
return;
}
System.out.println("第 "+(no+1)+" 链表的信息为");
Emp curEmp = head; // 辅助指针
while(true){
System.out.printf(" => id=%d name=%s\t", curEmp.id, curEmp.name);
if (curEmp.next == null){ // 说明curEmp已经是最后结点
break;
}
curEmp = curEmp.next; // 后移，遍历
}
System.out.println();
}
// 根据id查找雇员
// 如果查找到，就返回Emp, 如果没找到，就返回null
public Emp findEmpById(int id){
// 判断链表是否为空
if (head == null){
System.out.println("链表为空");
return null;
}
// 辅助指针
Emp curEmp = head;
while(true){
if (curEmp.id == id){ // 找到
break; // 这时curEmp就指向要查找的雇员
}
// 退出
if (curEmp.next == null){ // 说明遍历当前链表没有找到该雇员
curEmp = null;
break;
}
curEmp = curEmp.next; // 后移
}
return curEmp;
}
}