HashMap的数据结构

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mb5fdb131956bf3 2021-09-06 00:47:00

文章标签 链表红黑树数组时间复杂度数据 文章分类 数据结构与算法人工智能

知识点一数据结构

1.jdk1.7以前数组+链表

2. jdk1.8数组+链表+红黑树

HashMap的数据结构_时间复杂度

问题一：为什么转成对应的红黑树

链表在进行元素的查找时，它的时间复杂度O(n);

红黑树在进行元素的查找时，它的时间复杂度Ologn

红黑树的查找要优于链表

知识点二红黑树的特点

1.平衡二叉树

2.最长路径不能超过最短路径的两倍

3.每一条搜索路径中必须有相同的黑色节点

4.任何一条路径中不能存在两个相同或者连续的红色节点

5.所有的节点非黑即红

6.所有的叶子节点都是黑色的

知识点三

并不是每一次插入节点时，都转化为树

链表通过树化变成红黑树，红黑树退化变成链表

树化的条件：

1.单通的长度大于8（链表长度）

2.整体节点大于64（数组长度）

退化：

1.单通的长度小于6（链表长度）

问题二：hashmap的容量为什么是2的n次幂

1.方便&运算（按位与）

2.方便扩容之后元素的移动

知识点四

 HashMap<String, String> strMaps = new HashMap<>();
//此时并没有创建数据，只是部分属性赋值
strMaps.put("1","123");
 //第一次添加时创建数组

hash算法：保证hash的散列要足够的均匀

HashMap的hash算法如何保证的呢？

扰动函数：h=key.hashcode()^(h>>>16)

key.hashcode() 低位 h>>>16 高位低位与高位异或

知识点五： HashMap扩容的步骤

1.扩容：创建一个新的entry数组，长度为原来的两倍

2.rehash：遍历原数组，把所有的entry重新hash到新的数组

问题三：为什么要重新hash，而不是直接复制？

因为长度扩大之后，hash的规则也随之改变

知识点六：链表的插入

JDK1.7采用头插法，扩容后，计算hash，只需要插入链表头部就行。而JDK1.8采用尾插法，如果先扩容，扩容后需要遍历一遍，再找到尾部进行插入。

问题四：为什么在JDK1.8中进行对HashMap优化的时候，把链表转化为红黑树的阈值是8,而不是7或者5呢？

　　根据注释中写到，理想情况下，在随机哈希码和默认大小调整阈值为 0.75 的情况下,存储桶中元素个数出现的频率遵循泊松分布,平均参数为 0.5，有关 k 值下,随机事件出现频率的计算公式为 (exp(-0.5) * pow(0.5, k) /factorial(k))）大体得到一个数值是8，那么退化树阀值为什么是6？如果退化树阀值也是8，则会陷入树化和退化的死循环中。如果退化阀值是7，假如对hash进行频繁的增删操作，同样会进入死循环中。如果退化树阀值小于5，我们知道红黑树在低元素查询效率并不比链表高，而且红黑树会存储很多索引，占有内存。所以退化阀值设为6比较合理