三种数据结构：字符串，数组和 Hash表

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lidapeng 2008-06-29 19:30:24 博主文章分类：算法/数据结构 ©著作权

文章标签 职场休闲字符串，数组 Hash表 文章分类 数据结构与算法人工智能

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三种数据结构：字符串，数组和 Hash表

字符串：

Java和C#中字符串，是一个封装了常见操作的类，String类都是不变（immutable）的，也就是说，String的内容不能够被改变，如果代码改变一个String对象的内容，实际的结果是建立了一个新的String对象，并抛弃旧的对象。

   String s = "";
   for（int i= 0;i<10000;i++）
    s+ = i+",";

结果是建立并抛弃了10000个String对象，这在性能上的开销是惊人的。为了避免这种情况，应该使用StringBuilder对象，它可以改变其内容。（它们的主要区别在于线程安全性）如下例：
   StringBuilder sb = new StringBuilder()
       for(int i= 0;i<10000;i++){
      sb.append(i+",");
}

数组：

Java也支持加上了越界检查的C风格数组，但它提供的类似容器更为引起注目。Java将序列（List）作为一个单独的接口提取出来，并提供了两个实现：ArrayList和LinkedList。从名字就可以看出，前者是通过数组来实现的，后者则通过链表。由于都实现了List接口，二者可以支持同样的基本操作方式，不同的是，Array在频繁进行随机访问时有效率上的优势，而LinkedList在频繁进行插入和删除操作时效率较优。实现了List接口的类还有Vector和Stack，但是它们在java1.1以后就被废弃了，由于LinkedList可以在序列的头尾插入和删除元素，它可以很好地实现Stack和Queue的功能。

Java在1.5以前的版本中也不支持模板，因此List（以及其他的容器）接受Object类型作为元素，由于在Java中所有的类都派生自Object，所以这些容器能够支持任何对象。对于不是对象的基本类型，Java提供了一种包裹类（wrapped class），它能够将基本类型转换成常规的类，从而获得容器的支持

Hash 表
作为一种抽象数据结构，Hash表的实现思路如下：通过某种算法，在键--值对的存储地址和键--值对中的key之间，建立一种映射，使得每一个key，都有一个确定的存储地址于之对应。这种算法被封装在Hash函数中。在查找时，通过Hash函数，算出和key对应的存储地址，从而找到相应的键-值对。相对于通过遍历整个键-值对列表来进行查找，Hash表的查找效率要高得多，理想的情况下算法复杂度仅为o(1)(遍历查找的复杂度为o(n)).

但是，由于通常情况下key的集合比键-值对存储地址的集合要大得多，所以有可能把不同的key映射到同一个存储地址上。这种情况称为冲突（collision）。一个好的Hash函数应该尽可能地把key映射到均匀的地址空间中，以减少冲突。Hash表的实现也应该提供解决冲突的方案

   Hash表是一种相对复杂的多的数据结构，从底层完整地实现一个Hash表，也许超出了对一个普通程序程序员的要求，但是，由于它是如此重要，了解Hash表的概念和接口，仍然是一项必不可少的技能。
    C语言中没有提供现成的Hash表，但是C++提供了优秀的Hash表实现容器hash_map。像STL中的其他容器一样，hash_map.像STL中的其他容器一样，hash_map支持任何数据类型，支持内存自动管理，能够自动增长。特别地，hash_map通过模板机制，实现了和hash函数的剥离，也就是说，程序员可以定义自己的hash函数，交给hash_map
去进行相应的工作。如下例：
                      hash_map<string,int>hml;
                     //使用默认的Hash<string>函数
                     hash_map<string,int,hfct>hml;
                    //使用自定义的hfct()作为hash函数
                    hash_map<string,int,hfct,eql>hml;
                    //使用定义的hfct()作为hash函数，并且使用自定义的eql()函数比较对象是否相等

    Java定义了Map接口，抽象了关于Map的各种操作。在实现了Map接口的类中，有两种是Hash表：HashMap和WeakHashMap（HashTable在Java1.1以后以后被废弃）。后者用于实现所谓“标准映射”（canonicalizing mappings），和本文讨论的内容关系不大，HashMap接受任何类型的对象作为键-值对的元素，支持快速的查找。如下例：
                    HashMap hm = new HashMap();
                   hm.put("akey","this is word");
                   //使用两个字符串作为键-值对
                   String str = (String) hm.get("akey");
                   System.out.println(str);
    HashMap和hash函数也是剥离的，但使用了另一种思路。在Java中，根类型Object定义了hashCode()和equal()方法，由于任何类型的对象都派生自Object，所以它们都自动继承了这两个方法。用户自定义的类应该重载这两个方法，以实现自己的hash函数和比较函数。如果这两个函数没有被重载，Java会使用Object的hashCode()和equal()方法，它们的默认实现分别是返回对象的地址，以及比较两个对象的地址是否相等。

题目1：请用Java或C编写一个程序，从N个整数中找出最大的一个。

           int findmax(int a[],int N){
                for(int max=a[0],i=0;i<N;i++){
                if (a[i]>max) max = a[i];
                 return max;
        }

}

题目2：请用Java或C编写一个程序，找出两个整数的最大公约数。
          int gcd(int m,int n){
             if(n==0) return m;
             return gcd(n,m%n);
     }