词典的实现(4)-使用Hash方式来实现词典

1，实现思路

public class HashedDictionary<K, V> implements DictionaryInterface<K, V>,
        Serializable {

定义HashedDictionary.java，作为Hash词典的实现，该词典实现了如下功能：

①向词典中添加元素 ，②根据查找键从词典中删除元素， ③从词典中获取某个查找键的值， ④实现了词典中查找键Key的迭代器和Value的迭代器

2，对于Map词典而言，由第一行代码知：它底层实质上是一个数组。

第三行代码中的locationUsed 用来记录哈希表中某个位置是否被使用。由于冲突处理的需要，当删除某个元素时，只是将该元素作为标记删除而不是真正删除该元素，那么该元素所占用的位置实质上是已经被使用了的。但是，关于这个变量，程序还是有问题的。

     private TableEntry<K, V>[] hashTable;
     private int numberOfEntries;//hashTable元素个数
     private int locationUsed;//记录hashTable 位置的使用
     private static final int DEFAULT_SIZE = 101;// 哈希表的默认大小，素数
     private static final double MAX_LOAD_FACTOR = 0.5;// 装载因子

3，构造函数，用来生成一个Hash词典实例，从第六行代码看出，它实质上是 new 一个TableEntry类型的数组，而这个数组就是用来存放<key,value>对的索引。TableEntry是HashedDictionary的一个内部类，正是由它来封装实际的<key,value>元素，而HashedDictionary的对象就代表一个词典，词典的基本操作就是操作TableEntry数组指向的每个<key,value>

     public HashedDictionary(int tableSize) {
         /*
          * 当用来构造哈希表的参数不是素数时，寻找与该参数最接近的下一个素数
          */
         int primeSize = getNextPrime(tableSize);
         hashTable = new TableEntry[primeSize];
         numberOfEntries = 0;
         locationUsed = 0;
     }

 private class TableEntry<S, T> implements Serializable {
         private S entryKey;
         private T entryValue;
         private boolean inTable;

4，再看看迭代器的实现

这两个内部分别用来实现Key的迭代器和Value的迭代器，只需要实现在Iterator接口中定义好的方法即可，然后在HashedDictionary.java中再定义两个函数用来获得KeyIterator类型和ValueIterator类型的迭代器即可。

private class KeyIterator implements Iterator<K>{
......

private class ValueIterator implements Iterator<V>{

public Iterator<K> getKeyIterator() {
        return new KeyIterator();
    }
public Iterator<V> getValueIterator() {
        return new ValueIterator();
    }

5，哈希函数是如何实现的

先通过hashCode方法获得查找键的散列码，再将散列码压缩到哈希表的表长范围内

     private int getHashIndex(K key){
         //先获得散列码，再通过 %(求余运算) 将散列码压缩为索引
         int hashIndex = key.hashCode() % hashTable.length;
         if(hashIndex < 0)
             hashIndex = hashIndex + hashTable.length;
         return hashIndex;
     }

6，在添加<key,value>元素时是如何处理冲突的？这里采用了开放定址之线性探测法处理冲突。

调用probe(index,key)来处理冲突.处理冲突的原理如下：

removedStateIndex 用来记录哈希表中“第一个已删除元素的索引”---因为采用线性探测处理冲突，比如说有4个元素 a,b,c,d 都映射到第4个索引位置，则a在第4号位置，b在第5号位置，c在第6号位置，d在第7号位置。现假设第5号和第6号元素都被删除了，那么removeStateIndex会标记第5号位置。这样做的原因是:当待插入的新元素被映射到第4号位置时，若后面所有元素的查找键与待插入元素的查找键不同，则将该新元素插入到第5号位置，而不是将它插入到后面的某个值为null的位置（当然，若没有被标记删除的元素，它将会插入到哈希表中第一个值为null的元素）

处理结果是：若找到了与待插入元素的查找键相同的元素，则返回该元素的索引位置，add方法将更新该索引位置处的值。

若没有找到与待插入元素的查找键相同的元素，则要么插入到removedStateIndex（值不为-1）标记的索引位置，要么插入到哈希表中第一个值为null的元素索引位置。

     public V add(K key, V value) {
         V oldValue;
         if(isFull())
             rehash();
         int index = getHashIndex(key);
         index = probe(index, key);//线性探测

 private int probe(int index, K key){
         boolean found = false;
         int removedStateIndex = -1;
         while(!found && (hashTable[index] != null)){
             if(hashTable[index].isIn()){
                 if(key.equals(hashTable[index].getEntryKey()))
                     found = true;
                 else
                     index = (index + 1) % hashTable.length;
             }
             else
             {//保存处于已删除状态的第一个位置的索引（查找过程中遇到了被标记删除的元素）
                 if(removedStateIndex == -1)
                     removedStateIndex = index;
                 index = (index + 1) % hashTable.length;//继承探测后面的元素的键是否与查找键相同
             }
         }//end while
         if(found || (removedStateIndex == -1))
             return index;
         else
             return removedStateIndex;
     }

7，由于可能产生冲突，某个Key通过散列函数生成索引之后，该索引位置可能已经存放了其它元素，那它又是如何正确地通过getValue(K key)方法来正确取得key所对应的value？-----locate(index, key)函数的功能。

因为getValue方法根据Key获得的Value可能是某个被冲突的元素的值，而不是Key所对应的Value，因此需要继承向后比较Key。

     public V getValue(K key) {
         V result = null;
         int index = getHashIndex(key);//获得key对应的哈希索引
         index = locate(index, key);//返回处理冲突后的最终的索引地址

         if(index != -1)
             result = hashTable[index].getEntryValue();
         return result;
     }

 private int locate(int index, K key){
         boolean found = false;
         //当找到一个hashTable中为null的元素，表示查找失败
         while(!found && (hashTable[index] != null)){
             //index 处 的key对应的value没有被标记删除且key 相同时
             if(hashTable[index].isIn() && key.equals(hashTable[index].getEntryKey()))
                 found = true;
             else
                 index = (index + 1) % hashTable.length;
         }
         int result = -1;
         if(found)
             result = index;
         return result;
     }