二次探测散列法

二次探测散列法


2024年4月3日发(作者:)

二次探测散列法

二次探测散列法是一种常用的解决哈希冲突(hash collision)

问题的方法之一。在介绍二次探测散列法之前,我们先来了解一下哈

希冲突。

哈希冲突是指在散列表(hash table)中,不同的关键字经过哈

希函数(hash function)计算得到相同的存储位置的情况。哈希冲突

是不可避免的,因为哈希函数的输出空间是有限的,而关键字的集合

可能是无限的。为了解决哈希冲突,我们需要找到一种方法,在保证

高效查询的同时,尽量减少冲突的发生。

二次探测散列法就是一种解决哈希冲突的方法。它的基本思想是,

当发生冲突时,不仅仅进行线性探测(linear probing),而是根据

一个固定的步长序列,按照一定规律去寻找下一个存储位置。

具体来说,二次探测散列法的步骤如下:

1.创建一个大的散列表,其中包含N个存储位置(N通常是一个质

数),初始时都为空。

2.定义一个哈希函数,将关键字映射到散列表中的存储位置。

3.当发生冲突时,计算下一个存储位置。

3.1首先计算第i次探测的偏移量offset,通常可以选择一种固

定的步长序列,例如,平方数序列(1,4,9,16...),这样可以更

好地散列关键字。

3.2然后计算下一个存储位置为hash(key) + offset * i。

3.3如果计算得到的存储位置已经被占用,则继续计算下一个存储

位置,直到找到一个空闲的位置为止。

4.将关键字存储到对应的存储位置。

通过以上的步骤,二次探测散列法可以有效地解决哈希冲突的问

题。它的优点是简单易实现、存储位置分布均匀、查找速度快。但同

时也存在一些缺点。

首先,二次探测散列法可能导致聚集(clustering)的现象。聚

集是指关键字在散列表中分布不均匀,导致某些区域的存储位置更容

易发生冲突。这会导致哈希表的效率下降,因为查询操作需要进行更

多次的探测。

其次,二次探测散列法的步长序列选择也有一定的讲究。如果选

择不当,可能会导致更多的冲突。例如,选择的步长序列和散列表的

大小之间存在某种关联,可以减少聚集的发生。

另外,二次探测散列法对于删除操作的支持也不是很友好。因为

删除一个关键字可能会影响后续关键字的探测路径,导致后续的操作

变得复杂。

在实际应用中,可以根据具体的场景选择合适的哈希函数和步长

序列,以及调整散列表的大小等参数,来优化二次探测散列法的性能。

总结一下,二次探测散列法是一种解决哈希冲突问题的方法,通

过按照固定的步长序列,寻找下一个存储位置来减少冲突的发生。它

具有简单易实现、存储位置分布均匀、查询速度快等优点,但也存在

聚集现象、步长序列选择和删除操作支持等方面的问题。在实际应用

中,需要根据具体情况选择合适的参数和策略,以获得更好的性能。


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