Python中哈希表的动态扩容机制

2023-04-11 00:00:00 扩容机制动态

Python中的哈希表是通过散列表实现的，散列表是一种数据结构，它通过对数据元素的直接存储和查找，实现了高效的数据访问。

哈希表的动态扩容机制是在哈希表中，当散列表中已有的数据元素数量超过了散列表所能存储的空间大小，哈希表需要重新分配更大的存储空间来存储新的数据元素，以保证散列表的性能表现。

Python中的哈希表使用了一个叫做“开放定址法”的哈希冲突解决方法，当哈希函数将两个不同的键映射到了同一个哈希值时，会在散列表中寻找空闲的槽位来存储该键。当槽位全部被占用时，散列表需要进行动态扩容。

Python中的哈希表动态扩容机制包括以下几个步骤:

当哈希表中元素数量超过散列表的容量时，启动动态扩容机制。
申请一个新的散列表，容量是原来的两倍。
将原来的散列表中的元素，逐个复制到新的散列表中，这个过程叫做“重新散列”。
释放原来的散列表所占用的空间，将新的散列表变为哈希表的散列表。

下面是Python中哈希表的动态扩容机制的代码演示：

class HashTable:
    def __init__(self, size):
        self.size = size
        self.keys = [None] * size
        self.values = [None] * size
        self.used = 0

    def put(self, key, value):
        index = self.hash(key)
        while self.keys[index] != None:
            if self.keys[index] == key:
                self.values[index] = value
                return
            index = (index + 1) % self.size
        self.keys[index] = key
        self.values[index] = value
        self.used += 1
        if self.used > self.size // 2:
            self.resize()

    def get(self, key):
        index = self.hash(key)
        while self.keys[index] != None:
            if self.keys[index] == key:
                return self.values[index]
            index = (index + 1) % self.size
        return None

    def hash(self, key):
        return hash(key) % self.size

    def resize(self):
        new_size = self.size * 2
        new_keys = [None] * new_size
        new_values = [None] * new_size
        for i in range(self.size):
            if self.keys[i] != None:
                index = self.hash(self.keys[i])
                while new_keys[index] != None:
                    index = (index + 1) % new_size
                new_keys[index] = self.keys[i]
                new_values[index] = self.values[i]
        self.size = new_size
        self.keys = new_keys
        self.values = new_values

这份代码实现了一个简单的哈希表，其中put方法用于将键值对存储到哈希表中，当表格已满时会调用resize方法进行动态扩容。

下面是一个简单使用示例：

table = HashTable(4)
table.put("pidancode.com", 123)
table.put("皮蛋编程", 456)
table.put("python", 789)
table.put("哈希表", 1011)
table.put("动态扩容", 1314)
print(table.get("pidancode.com"))
print(table.get("皮蛋编程"))
print(table.get("python"))
print(table.get("哈希表"))
print(table.get("动态扩容"))

输出结果为：

可以看到，在哈希表中正确存储了所有的键值对，并且不需要手动调用resize方法。

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