資料分析必備——Excel基礎知識
前言
HashMap 是無論在工作還是面試中都非常常見常考的資料結構。
比如 Leetcode 第一題 Two Sum 的某種變種的最優解就是需要用到 HashMap 的，高頻考題 LRU Cache 是需要用到 LinkedHashMap 的。
HashMap 用起來很簡單，底層實現也不復雜，先來看幾道常見的面試題吧。相信大家多多少少都能回答上來一點，不清楚的地方就仔細閱讀本文啦～這篇文章帶你深挖到 HashMap 的老祖宗，保證吊打面試官
- == 和 equals() 的區別？
- 為什麼重寫 equals() 就必須要重寫 hashCode()？
- Hashtable, HashSet 和 HashMap 的區別和聯絡
- 處理 hash 衝突有哪些方法？Java 中用的哪一種？為什麼？另一種方法你在工作中用過嗎？在什麼情 況下用得多？
- 徒手實現一個 HashMap 吧
本文分以下章節：
- Set 和 Map 家族簡介
- HashMap 實現原理
- 關於 hashCode() 和 equals()
- 雜湊衝突詳解
- HashMap 基本操作
- 高頻面試考題分析
Set 家族
在講 Map 之前，我們先來看看 Set。
集合的概念我們初中數學就學過了，就是裡面不能有重複元素，這裡也是一樣。
Set 在 Java 中是一個介面，可以看到它是 java.util 包中的一個集合框架類，具體的實現類有很多：
其中比較常用的有三種：
HashSet: 採用 Hashmap 的 key 來儲存元素，主要特點是無序的，基本操作都是 O(1) 的時間複雜度，很快。
LinkedHashSet: 這個是一個 HashSet + LinkedList 的結構，特點就是既擁有了 O(1) 的時間複雜度，又能夠保留插入的順序。
TreeSet: 採用紅黑樹結構，特點是可以有序，可以用自然排序或者自定義比較器來排序；缺點就是查詢速度沒有 HashSet 快。
Map 家族
Map 是一個鍵值對 (Key - Value pairs)，其中 key 是不可以重複的，畢竟 set 中的 key 要存在這裡面。
那麼與 Set 相對應的，Map 也有這三個實現類：
HashMap: 與 HashSet 對應，也是無序的，O(1)。
LinkedHashMap: 這是一個「HashMap + 雙向連結串列」的結構，落腳點是 HashMap，所以既擁有 HashMap 的所有特性還能有順序。
TreeMap: 是有序的，本質是用二叉搜尋樹來實現的。
HashMap 實現原理
對於 HashMap 中的每個 key，首先通過 hash function 計算出一個 hash 值，這個hash值就代表了在 buckets 裡的編號，而 buckets 實際上是用陣列來實現的，所以把這個數值模上陣列的長度得到它在陣列的 index，就這樣把它放在了數組裡。
那麼這裡有幾個問題：
如果不同的元素算出了相同的雜湊值，那麼該怎麼存放呢？
答：這就是雜湊碰撞，即多個 key 對應了同一個桶。
HashMap 中是如何保證元素的唯一性的呢？即相同的元素會不會算出不同的雜湊值呢？
答：通過 hashCode() 和 equals() 方法來保證元素的唯一性。
如果 pairs 太多，buckets 太少怎麼破？
答：Rehasing. 也就是碰撞太多的時候，會把陣列擴容至兩倍（預設）。所以這樣雖然 hash 值沒有變，但是因為陣列的長度變了，所以算出來的 index 就變了，就會被分配到不同的位置上了，就不用擠在一起了，小夥伴們我們江湖再見～
那什麼時候會 rehashing 呢？也就是怎麼衡量桶裡是不是足夠擁擠要擴容了呢？
答：load factor. 即用 pair 的數量除以 buckets 的數量，也就是平均每個桶裡裝幾對。Java 中預設值是 0.75f，如果超過了這個值就會 rehashing.
關於 hashCode() 和 equals()
如果 key 的 hashCode() 值相同，那麼有可能是要發生 hash collision 了，也有可能是真的遇到了另一個自己。那麼如何判斷呢？繼續用 equals() 來比較。
也就是說，
hashCode() 決定了 key 放在這個桶裡的編號，也就是在數組裡的 index；
equals() 是用來比較兩個 object 是否相同的。
那麼該如何回答這道經典面試題：
為什麼重寫 equals() 方法，一定要重寫 hashCode() 呢？
答：首先我們有一個假設：任何兩個 object 的 hashCode 都是不同的。
那麼在這個條件下，有兩個 object 是相等的，那如果不重寫 hashCode()，算出來的雜湊值都不一樣，就會去到不同的 buckets 了，就迷失在茫茫人海中了，再也無法相認，就和 equals() 條件矛盾了，證畢。
撒花～～