Python递归实现哈希表数据结构

2023-04-16 00:00:00 python 递归 数据结构

哈希表数据结构基于哈希函数实现，可以高效地完成查找和插入操作，是一种常用数据结构。Python可以使用字典类型实现哈希表，但是为了更好地理解哈希表的实现过程，我们这里使用递归算法自己实现哈希表。

在实现哈希表之前，我们先介绍哈希函数。哈希函数将任意大小的数据映射到固定大小的数据。哈希函数具有以下特点：

  1. 相同的输入一定会得到相同的输出。
  2. 不同的输入尽可能得到不同的输出。

哈希函数常用于数据的加密、数据完整性校验等方面。

在哈希表中，我们将数据项存储在一个数组中，通过哈希函数将每个数据项映射到数组中的一个位置。当要查找某个数据项时，我们首先计算其哈希值，然后在数组中查找该哈希值对应的位置，即可得到该数据项。

接下来，我们使用Python递归实现哈希表数据结构。我们将哈希表定义为一个字典类型，其中键是数据项的哈希值，值是一个列表，存储所有哈希值等于键的数据项。具体实现如下：

class HashTable:
    def __init__(self):
        self.table = {}

    def insert(self, item):
        key = self._hash(item)
        if key in self.table:
            self.table[key].append(item)
        else:
            self.table[key] = [item]

    def search(self, item):
        key = self._hash(item)
        if key in self.table:
            for value in self.table[key]:
                if value == item:
                    return True
        return False

    def _hash(self, item):
        if isinstance(item, str):
            return self._hash_string(item)
        elif isinstance(item, int):
            return self._hash_int(item)
        else:
            return hash(item)

    def _hash_string(self, item):
        if len(item) == 0:
            return 0
        else:
            return (ord(item[0]) << 7) + self._hash_string(item[1:])

    def _hash_int(self, item):
        return item % 100


# 测试
hash_table = HashTable()
hash_table.insert("pidancode.com")
hash_table.insert("皮蛋编程")

print(hash_table.search("pidancode.com"))  # True
print(hash_table.search("皮蛋编程"))  # True
print(hash_table.search("python"))  # False

在上述代码中，我们使用了哈希函数将字符串、整数类型的数据项进行哈希。其中，哈希字符串的方法是将字符串的每个字符进行二进制左移7位的位运算，然后求和得到哈希值；哈希整数的方法是对整数进行模运算，然后将模运算结果作为哈希值。

我们使用insert方法将数据项插入哈希表中，如果该哈希值已经存在于哈希表中，则将该数据项添加到列表中；否则，创建一个新的列表来存储该数据项。

使用search方法查找哈希表中是否存在某个数据项，我们首先计算该数据项的哈希值，然后在哈希表中查找该哈希值对应的列表，遍历列表中的所有数据项，查找与该数据项相等的值。如果找到了，返回True；否则返回False。

在测试代码中，我们向哈希表中插入了两个字符串数据项，然后分别查找这两个数据项以及另外一个不存在于哈希表中的数据项。运行代码，输出结果如下：

True
True
False

可以看到，搜索pidancode.com和皮蛋编程两个数据项返回True，搜索python返回False，说明哈希表的插入和查找操作均成功。

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