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20分40秒
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步骤 1 : List查找的低效率   
步骤 2 : HashMap的性能表现   
步骤 3 : HashMap原理与字典   
步骤 4 : 分析HashMap性能卓越的原因   
步骤 5 : HashSet判断是否重复   
步骤 6 : 练习-自定义字符串的hashcode   
步骤 7 : 答案-自定义字符串的hashcode   
步骤 8 : 练习-自定义MyHashMap   
步骤 9 : 答案-自定义MyHashMap   
步骤 10 : 练习-内容查找性能比较   
步骤 11 : 答案-内容查找性能比较   

步骤 1 :

List查找的低效率

假设在List中存放着无重复名称,没有顺序的2000000个Hero
要把名字叫做“hero 1000000”的对象找出来
List的做法是对每一个进行挨个遍历,直到找到名字叫做“hero 1000000”的英雄。
最差的情况下,需要遍历和比较2000000次,才能找到对应的英雄。
测试逻辑:
1. 初始化2000000个对象到ArrayList中
2. 打乱容器中的数据顺序
3. 进行10次查询,统计每一次消耗的时间
不同计算机的配置情况下,所花的时间是有区别的。 在本机上,花掉的时间大概是600毫秒左右
List查找的低效率
package collection; import java.util.ArrayList; import java.util.Collections; import java.util.List; import charactor.Hero; public class TestCollection { public static void main(String[] args) { List<Hero> heros = new ArrayList<Hero>(); for (int j = 0; j < 2000000; j++) { Hero h = new Hero("Hero " + j); heros.add(h); } // 进行10次查找,观察大体的平均值 for (int i = 0; i < 10; i++) { // 打乱heros中元素的顺序 Collections.shuffle(heros); long start = System.currentTimeMillis(); String target = "Hero 1000000"; for (Hero hero : heros) { if (hero.name.equals(target)) { System.out.println("找到了 hero!" ); break; } } long end = System.currentTimeMillis(); long elapsed = end - start; System.out.println("一共花了:" + elapsed + " 毫秒"); } } }
步骤 2 :

HashMap的性能表现

使用HashMap 做同样的查找
1. 初始化2000000个对象到HashMap中。
2. 进行10次查询
3. 统计每一次的查询消耗的时间
可以观察到,几乎不花时间,花费的时间在1毫秒以内
HashMap的性能表现
package collection; import java.util.HashMap; import charactor.Hero; public class TestCollection { public static void main(String[] args) { HashMap<String,Hero> heroMap = new HashMap<String,Hero>(); for (int j = 0; j < 2000000; j++) { Hero h = new Hero("Hero " + j); heroMap.put(h.name, h); } System.out.println("数据准备完成"); for (int i = 0; i < 10; i++) { long start = System.currentTimeMillis(); //查找名字是Hero 1000000的对象 Hero target = heroMap.get("Hero 1000000"); System.out.println("找到了 hero!" + target.name); long end = System.currentTimeMillis(); long elapsed = end - start; System.out.println("一共花了:" + elapsed + " 毫秒"); } } }
步骤 3 :

HashMap原理与字典

在展开HashMap原理的讲解之前,首先回忆一下大家初中和高中使用的汉英字典。

比如要找一个单词对应的中文意思,假设单词是Lengendary,首先在目录找到Lengendary在第 555页。

然后,翻到第555页,这页不只一个单词,但是量已经很少了,逐一比较,很快就定位目标单词Lengendary。

555相当于就是Lengendary对应的hashcode
步骤 4 :

分析HashMap性能卓越的原因

-----hashcode概念-----
所有的对象,都有一个对应的hashcode(散列值)
比如字符串“gareen”对应的是1001 (实际上不是,这里是方便理解,假设的值)
比如字符串“temoo”对应的是1004
比如字符串“db”对应的是1008
比如字符串“annie”对应的是1008

-----保存数据-----
准备一个数组,其长度是2000,并且设定特殊的hashcode算法,使得所有字符串对应的hashcode,都会落在0-1999之间
要存放名字是"gareen"的英雄,就把该英雄和名称组成一个键值对,存放在数组的1001这个位置上
要存放名字是"temoo"的英雄,就把该英雄存放在数组的1004这个位置上
要存放名字是"db"的英雄,就把该英雄存放在数组的1008这个位置上
要存放名字是"annie"的英雄,然而 "annie"的hashcode 1008对应的位置已经有db英雄了,那么就在这里创建一个链表,接在db英雄后面存放annie

-----查找数据-----
比如要查找gareen,首先计算"gareen"的hashcode是1001,根据1001这个下标,到数组中进行定位,(根据数组下标进行定位,是非常快速的) 发现1001这个位置就只有一个英雄,那么该英雄就是gareen.
比如要查找annie,首先计算"annie"的hashcode是1008,根据1008这个下标,到数组中进行定位,发现1008这个位置有两个英雄,那么就对两个英雄的名字进行逐一比较(equals),因为此时需要比较的量就已经少很多了,很快也就可以找出目标英雄
这就是使用hashmap进行查询,非常快原理。


这是一种用空间换时间的思维方式
分析HashMap性能卓越的原因
步骤 5 :

HashSet判断是否重复

HashSet的数据是不能重复的,相同数据不能保存在一起,到底如何判断是否是重复的呢?
根据HashSet和HashMap的关系,我们了解到因为HashSet没有自身的实现,而是里面封装了一个HashMap,所以本质上就是判断HashMap的key是否重复。

再通过上一步的学习,key是否重复,是由两个步骤判断的:
hashcode是否一样
如果hashcode不一样,就是在不同的坑里,一定是不重复的
如果hashcode一样,就是在同一个坑里,还需要进行equals比较
如果equals一样,则是重复数据
如果equals不一样,则是不同数据。
步骤 6 :

练习-自定义字符串的hashcode

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如下是Java API提供的String的hashcode生成办法;

s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]

s[0] 表示第一位字符
n表示字符串的长度
本练习并不是要求去理解这个算法,而是自定义一个简单的hashcode算法,计算任意字符串的hashcode
因为String类不能被重写,所以我们通过一个静态方法来返回一个String的hashcode

public static int hashcode(String)

如果字符串长度是0,则返回0。
否则: 获取每一位字符,转换成数字后,相加,最后乘以23

(s[0]+ s[1] + s[2] + s[3]+ s[n-1])*23.

如果值超过了1999,则取2000的余数,保证落在0-1999之间。
如果是负数,则取绝对值。

随机生成长度是2-10的不等的100个字符串,打印用本hashcode获取的值分别是多少
步骤 7 :

答案-自定义字符串的hashcode

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答案-自定义字符串的hashcode
package collection; public class TestCollection { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { int length = (int) (Math.random()*8+2); String str = randomString(length); int hashcode = hashcode(str); System.out.printf("%-11s的自定义hashcode是:%d%n",str,hashcode); } } private static int hashcode(String str) { // TODO Auto-generated method stub if(0==str.length()) return 0; int hashcode = 0; char[]cs= str.toCharArray(); for (int i = 0; i < cs.length; i++) { hashcode +=cs[i]; } hashcode*=23; //取绝对值 hashcode = hashcode<0?0-hashcode:hashcode; //落在0-1999之间 hashcode %=2000; return hashcode; } private static String randomString(int length) { String pool = ""; for (short i = '0'; i <= '9'; i++) { pool += (char) i; } for (short i = 'a'; i <= 'z'; i++) { pool += (char) i; } for (short i = 'A'; i <= 'Z'; i++) { pool += (char) i; } char cs[] = new char[length]; for (int i = 0; i < cs.length; i++) { int index = (int) (Math.random() * pool.length()); cs[i] = pool.charAt(index); } String result = new String(cs); return result; } }
步骤 8 :

练习-自定义MyHashMap

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根据前面学习的hashcode的原理和自定义hashcode, 设计一个MyHashMap,实现接口IHashMap

MyHashMap内部由一个长度是2000的对象数组实现。

设计put(String key,Object value)方法
首先通过上一个自定义字符串的hashcode练习获取到该字符串的hashcode,然后把这个hashcode作为下标,定位到数组的指定位置。
如果该位置没有数据,则把字符串和对象组合成键值对Entry,再创建一个LinkedList,把键值对,放进LinkedList中,最后把LinkedList 保存在这个位置。
如果该位置有数据,一定是一个LinkedList,则把字符串和对象组合成键值对Entry,插入到LinkedList后面。

设计 Object get(String key) 方法
首先通过上一个自定义字符串的hashcode练习获取到该字符串的hashcode,然后把这个hashcode作为下标,定位到数组的指定位置。
如果这个位置没有数据,则返回空
如果这个位置有数据,则挨个比较其中键值对的键-字符串,是否equals,找到匹配的,把键值对的值,返回出去。找不到匹配的,就返回空
package collection; public interface IHashMap { public void put(String key,Object object); public Object get(String key); }
package collection; //键值对 package collection; //键值对 public class Entry { public Entry(Object key, Object value) { super(); this.key = key; this.value = value; } public Object key; public Object value; @Override public String toString() { return "[key=" + key + ", value=" + value + "]"; } }
步骤 9 :

答案-自定义MyHashMap

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11分24秒 本视频采用html5方式播放,如无法正常播放,请将浏览器升级至最新版本,推荐火狐,chrome,360浏览器 如果装有迅雷,播放视频呈现直接下载状态,请调整 迅雷系统设置-基本设置-启动-监视全部浏览器 (去掉这个选项)


package collection; import java.util.LinkedList; public class MyHashMap implements IHashMap { LinkedList<Entry>[] values = new LinkedList[2000]; @Override public void put(String key, Object object) { // 拿到hashcode int hashcode = hashcode(key); // 找到对应的LinkedList LinkedList<Entry> list = values[hashcode]; // 如果LinkedList是null,则创建一个LinkedList if (null == list) { list = new LinkedList<>(); values[hashcode] = list; } // 判断该key是否已经有对应的键值对 boolean found = false; for (Entry entry : list) { // 如果已经有了,则替换掉 if (key.equals(entry.key)) { entry.value = object; found = true; break; } } // 如果没有已经存在的键值对,则创建新的键值对 if (!found) { Entry entry = new Entry(key, object); list.add(entry); } } @Override public Object get(String key) { // 获取hashcode int hashcode = hashcode(key); // 找到hashcode对应的LinkedList LinkedList<Entry> list = values[hashcode]; if (null == list) return null; Object result = null; // 挨个比较每个键值对的key,找到匹配的,返回其value for (Entry entry : list) { if (entry.key.equals(key)) { result = entry.value; break; } } return result; } private static int hashcode(String str) { // TODO Auto-generated method stub if (0 == str.length()) return 0; int hashcode = 0; char[] cs = str.toCharArray(); for (int i = 0; i < cs.length; i++) { hashcode += cs[i]; } hashcode *= 23; // 取绝对值 hashcode = hashcode < 0 ? 0 - hashcode : hashcode; // 落在0-1999之间 hashcode %= 2000; return hashcode; } public static void main(String[] args) { MyHashMap map =new MyHashMap(); // // map.put("t", "坦克"); // map.put("adc", "物理"); // map.put("apc", "魔法"); // map.put("t", "坦克2"); // // System.out.println(map.get("adc")); // // System.out.println(map); System.out.println(map.hashcode("name=hero-2387")); System.out.println(map.hashcode("name=hero-5555")); } public String toString() { LinkedList<Entry> result = new LinkedList(); for (LinkedList<Entry> linkedList : values) { if (null == linkedList) continue; result.addAll(linkedList); } return result.toString(); } }
步骤 10 :

练习-内容查找性能比较

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重复前面的 练习-查找内容性能比较 ,不过不使用HashMap,而是使用上个练习中自定义的MyHashMap.

准备一个ArrayList其中存放100000(十万个)Hero对象,其名称是随机的,格式是hero-[4位随机数]
hero-3229
hero-6232
hero-9365
...

因为总数很大,所以几乎每种都有重复,把名字叫做 hero-5555的所有对象找出来
要求使用两种办法来寻找
1. 不使用MyHashMap,直接使用for循环找出来,并统计花费的时间
2. 借助MyHashMap,找出结果,并统计花费的时间
步骤 11 :

答案-内容查找性能比较

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3分3秒 本视频采用html5方式播放,如无法正常播放,请将浏览器升级至最新版本,推荐火狐,chrome,360浏览器 如果装有迅雷,播放视频呈现直接下载状态,请调整 迅雷系统设置-基本设置-启动-监视全部浏览器 (去掉这个选项)


package collection; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import charactor.Hero; public class TestCollection { public static void main(String[] args) { List<Hero> hs =new ArrayList<>(); System.out.println("初始化开始"); for (int i = 0; i < 100000; i++) { Hero h = new Hero( "hero-" + random()); hs.add(h); } //名字作为key //名字相同的hero,放在一个List中,作为value MyHashMap heroMap =new MyHashMap(); for (Hero h : hs) { List<Hero> list= (List<Hero>) heroMap.get( h.name); if(list==null){ list = new ArrayList<>(); heroMap.put(h.name, list); } list.add(h); } System.out.println("初始化结束"); System.out.println("开始查找"); findByIteration(hs); findByMap(heroMap); } private static List<Hero> findByMap(MyHashMap m) { long start =System.currentTimeMillis(); List <Hero>result= (List<Hero>) m.get("hero-5555"); long end =System.currentTimeMillis(); System.out.printf("通过map查找,一共找到%d个英雄,耗时%d 毫秒%n",result.size(),end-start); return result; } private static List<Hero> findByIteration (List<Hero> hs) { long start =System.currentTimeMillis(); List<Hero> result =new ArrayList<>(); for (Hero h : hs) { if(h.name.equals("hero-5555")){ result.add(h); } } long end =System.currentTimeMillis(); System.out.printf("通过for查找,一共找到%d个英雄,耗时%d 毫秒%n", result.size(),end-start); return result; } public static int random(){ return ((int)(Math.random()*9000)+1000); } }


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问答区域    
2018-05-07 【提问】关于hashcode
snowand
我认为hashcode主要还是用来查表、去重,为什么例子中总是用他来查找重复值的个数呢?在遍历过程中这个效率并不高。我觉得如果想凸显hash的效率,应该是使用List 查找对应的值,通过循环;而hash查找对应的值,通过hash值 不知道我理解的对不对




1 个答案

HonoSV 答案时间:2018-07-12
不对




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2018-03-30 交作业
夜神1997



想了好久
//-----------------HashCode----------------------////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
package collection;

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;

public class TestCollection{
	
	public static void main(String[] args){
		List<Hero> heros = new ArrayList<Hero>();
		
		System.out.println("初始化开始:");
		for(int i = 0; i < 100 * 10000; i++){
			heros.add(new Hero("hero-" + getRandom()));
		}
		
		MyHashMap mhm = new MyHashMap();
		for(Hero h : heros){
			List<Hero> l = (List<Hero>)mhm.get(h.name);
			if(null == l){
				l = new ArrayList<Hero>();
				mhm.put(h.name, l);
			}
			l.add(h);
		}
		
		HashMap<String, List<Hero>> hm = new HashMap<>();
		for(Hero h : heros){
			List<Hero> l = hm.get(h.name);
			if(null == l){
				l = new ArrayList<Hero>();
				hm.put(h.name, l);
			}
			l.add(h);
		}
		System.out.println("初始化结束");
		System.out.println("检索开始:");
		
		searchByHashMap(hm);
		searchByMyHashMap(mhm);
	}
	
	public static void searchByHashMap(HashMap<String, List<Hero>> hm){
		List<Hero> list = new ArrayList<>();
		long start = System.currentTimeMillis();
		list = hm.get("hero-5555");
		long end = System.currentTimeMillis();
		System.out.printf("使用HashMap检索到%d个hero-5555,耗时%d毫秒%n", list.size(), end - start);
	}
	
	public static void searchByMyHashMap(MyHashMap mhm){
		List<Hero> list = new ArrayList<>();
		long start = System.currentTimeMillis();
		list = (List<Hero>)mhm.get("hero-5555");
		long end = System.currentTimeMillis();
		System.out.printf("使用MyHashMap检索到%d个hero-5555,耗时%d毫秒%n", list.size(), end - start);
	}
	
	public static int getRandom(){
		return (int)(Math.random()*8999 + 1000);
	}
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//--------------------MyHashMap-------------------------------------////////////
package collection;

import java.util.LinkedList;

public class MyHashMap implements IHashMap{

	private Object[] mhm = new Object[2000];
	
	public MyHashMap(){
		for(int i = 0; i < mhm.length; i++){
			mhm[i] = new LinkedList<Entry>();
		}
	}
	
	@Override
	public void put(String key,Object object){
		int hashCode = HashCode.hashcode(key);

		if(mhm[hashCode] == null){
			LinkedList<Entry> linkedList = new LinkedList<Entry>();
			linkedList.add(new Entry(key, object));
			mhm[hashCode] = linkedList;
		}
		else{
			LinkedList<Entry> linkedlist = (LinkedList<Entry>)mhm[hashCode];
			linkedlist.add(new Entry(key, object));
			mhm[hashCode] = linkedlist;
		}
	}
	
	@Override
	public Object get(String key){
		int hashCode = HashCode.hashcode(key);
		if(mhm[hashCode] == null){
			return null;
		}
		else{
			LinkedList<Entry> linkedList = (LinkedList<Entry>)mhm[hashCode];
			for(Entry e : linkedList){
				if(key.equals(e.key)){
					return e.value;
				}
			}
			return null;
		}
	}
	
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//----------------TestCollection-------------------------//////////////////
package collection;

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;

public class TestCollection{
	
	public static void main(String[] args){
		List<Hero> heros = new ArrayList<Hero>();
		
		System.out.println("初始化开始:");
		for(int i = 0; i < 100 * 10000; i++){
			heros.add(new Hero("hero-" + getRandom()));
		}
		
		MyHashMap mhm = new MyHashMap();
		for(Hero h : heros){
			List<Hero> l = (List<Hero>)mhm.get(h.name);
			if(null == l){
				l = new ArrayList<Hero>();
				mhm.put(h.name, l);
			}
			l.add(h);
		}
		
		HashMap<String, List<Hero>> hm = new HashMap<>();
		for(Hero h : heros){
			List<Hero> l = hm.get(h.name);
			if(null == l){
				l = new ArrayList<Hero>();
				hm.put(h.name, l);
			}
			l.add(h);
		}
		System.out.println("初始化结束");
		System.out.println("检索开始:");
		
		searchByHashMap(hm);
		searchByMyHashMap(mhm);
	}
	
	public static void searchByHashMap(HashMap<String, List<Hero>> hm){
		List<Hero> list = new ArrayList<>();
		long start = System.currentTimeMillis();
		list = hm.get("hero-5555");
		long end = System.currentTimeMillis();
		System.out.printf("使用HashMap检索到%d个hero-5555,耗时%d毫秒%n", list.size(), end - start);
	}
	
	public static void searchByMyHashMap(MyHashMap mhm){
		List<Hero> list = new ArrayList<>();
		long start = System.currentTimeMillis();
		list = (List<Hero>)mhm.get("hero-5555");
		long end = System.currentTimeMillis();
		System.out.printf("使用MyHashMap检索到%d个hero-5555,耗时%d毫秒%n", list.size(), end - start);
	}
	
	public static int getRandom(){
		return (int)(Math.random()*8999 + 1000);
	}
}

							


6 个答案

henghhh 答案时间:2018-05-07
666,我就没想出来让MyHashMap的value是一个LinkedList

夜神1997 答案时间:2018-04-01
微信号ydjun1997

你没有时间啦 答案时间:2018-03-31
第一题

你没有时间啦 答案时间:2018-03-31
哥们有联系方式么,加个好友,前面受你启发不少

夜神1997 答案时间:2018-03-30
看了下发现MyHashMap少了判断key已经存在是要替换键值对而不是在add

夜神1997 答案时间:2018-03-30
HashCode复制错了




答案 或者 代码至少填写一项, 如果是自己有问题,请重新提问,否则站长有可能看不到





2018-01-03 对步骤4以空间换时间有疑问
2017-12-26 关于hashcode()方法的小疑问?
2017-11-13 LinkedList<Entry>[] myMap = new LinkedList[2000] 出现警告
2017-10-22 问题二的不解
2017-08-25 关于练习二中集合数组的疑问
2017-08-22 练习中关于LinkedHashSet的问题
2017-06-30 关于hashmap
2017-06-08 第1次,第2次。。。等等,是怎么打印出来的?
2017-05-29 为什么说“根据数组下标进行定位,是非常快速的”
2017-04-19 为什么只传入一个字符串,hashcode值会超过2000呢????
2017-04-18 我用ArrayList中indexOf方法查找hero 1000000,所用的时间跟HashMap没有差别额
2017-03-12 关于Entry




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