摘要：小結實現了字典和哈希表感覺沒有想象中那么困難，當然這還是開始。

本系列所有文章：
第一篇文章：學習數據結構與算法之棧與隊列
第二篇文章：學習數據結構與算法之鏈表
第三篇文章：學習數據結構與算法之集合
第四篇文章：學習數據結構與算法之字典和散列表
第五篇文章：學習數據結構與算法之二叉搜索樹

不是新華字典哦，這里的字典也稱作_映射_，是一種數據結構，跟set集合很相似的一種數據結構，都可以用來存儲無序不重復的數據。不同的地方是集合以[值，值]的形式存儲，而字典則是以[鍵，值]或者叫作{key: value}的形式。

先實現一個構造函數：

function Dictionary () {
  var items = {}
}

字典需要實現以下方法：

set(key, value)：向字典中添加新元素

remove(key)：通過使用key來從字典中移除對應元素

has(key)：通過key來判斷字典中是否有該元素

get(key)：通過key來找到特定的數值并返回

clear()：清空字典

size()：返回字典包含元素的數量

keys()：返回字典所包含的所有鍵名，以數組形式返回

values()：同上一個方法一樣，只不過鍵名換成了數值，也是以數組形式返回

因為后面的方法都要用到has，所以先實現這個方法

this.has = function (key) {
  // 書上用的是in操作符來判斷，但是in對于繼承來的屬性也會返回true，所以我換成了這個
  return items.hasOwnProperty(key)
}

沒啥好說的，簡單的賦值

this.set = function (key, value) {
  items[key] = value
}

首先判斷key是否屬于該字典，然后再刪除

this.remove = function (key) {
  if (this.has(key)) {
    delete items[key]
    return true
  }
  return false
}

返回由數值組成的數組

this.values = function () {
  var values = []
  for (var k in items) {
    if (items.has(k)) {
      values.push(items[k])
    }
  }
  return values
}

其他的比較簡單，和集合的方法實現類似，我就直接貼源代碼了

this.keys = function () {
  return Object.keys(items)
}

this.size = function () {
  return Object.keys(items).length
}

this.clear = function () {
  items = {}
}

this.getItems = function () {
  return items
}

this.get = function (key) {
  return this.has(key) ? items[key] : undefined 
}

源代碼在此：

字典的實現-源代碼

關于散列表的定義，這里摘抄一下維基百科的解釋：

散列表（Hash table，也叫哈希表），是根據鍵（Key）而直接訪問在內存存儲位置的數據結構。也就是說，它通過計算一個關于鍵值的函數，將所需查詢的數據映射到表中一個位置來訪問記錄，這加快了查找速度。這個映射函數稱做散列函數，存放記錄的數組稱做散列表。

可以理解為，數據中的鍵通過一個散列函數的計算后返回一個數據存放的地址，因此可以直接通過地址來訪問它的值，這樣的查找就非常快。

先看這個構造函數，注意：存儲數據用的是數組，因為尋址訪問元素最方便的還是數組了。

function HashTable () {
    var table = []
}

需要實現的方法：

put(key, value)：向散列表增加一個新的項

remove(key)：根據鍵值從散列表中移除值

get(key)：返回根據鍵值檢索到的特定的值

把鍵名的每個字母轉成ASCII碼再相加起來，最后和一個任意的數求余，得到數據存儲的地址。

var loseloseHashCode = function (key) {
  var hash = 0
  for (var i = 0; i < key.length; i++) {
    hash += key.charCodeAt(i)
  }
  return hash % 37
}

因為這里的方法比較簡單，我就直接全貼上來了

this.put = function (key, value) {
  var position = loseloseHashCode(key)
  console.log(position + " - " + key)
  table[position] = value
}

this.remove = function (key) {
  table[loseloseHashCode(key)] = undefined
}

this.get = function (key) {
  return table[loseloseHashCode(key)]
}

//　用來輸出整個散列表，查看結果用的
this.print = function () {
  for (var i = 0; i < table.length; i++) {
    if (table[i] !== undefined) {
      console.log(i + ": " + table[i])
    }
  }
}

稍等，還沒完呢，現在看似很完美，我們調用一下剛才寫的：

var hash = new HashTable()
hash.put("Gandalf", "gandalf@email.com")
hash.put("John", "johnsnow@email.com")
hash.put("Tyrion", "tyrion@email.com")

// 輸出結果
// 19 - Gandalf
// 29 - John
// 16 - Tyrion

好像沒什么不對，但是仔細想想：如果在某些情況下，散列函數根據傳入的鍵計算得到的地址是一樣的會怎么樣呢？

看看下面這個例子：

var hash = new HashTable()

hash.put("Gandalf", "gandalf@email.com")
hash.put("John", "john@email.com")
hash.put("Tyrion", "tyrion@email.com")
hash.put("Aaron", "aaron@email.com")
hash.put("Donnie", "donnie@email.com")
hash.put("Ana", "ana@email.com")
hash.put("Jonathan", "jonathan@email.com")
hash.put("Jamie", "jamie@email.com")
hash.put("Sue", "sue@email.com")
hash.put("Mindy", "mindy@email.com")
hash.put("Paul", "paul@email.com")
hash.put("Nathan", "nathan@email.com")

//　輸出結果
// 19 - Gandalf
// 29 - John
// 16 - Tyrion
// 16 - Aaron
// 13 - Donnie
// 13 - Ana
// 5 - Jonathan
// 5 - Jamie
// 5 - Sue
// 32 - Mindy
// 32 - Paul
// 10 - Nathan

這種情況就比較復雜了：Tyrion和Aaron的值都是16，Donnie和Ana都是13，還有其他很多重復的值，這時散列表表中是什么情況呢

hash.print()

// 輸出結果
// 5: sue@email.com
// 10: nathan@email.com
// 13: ana@email.com
// 16: aaron@email.com
// 19: gandalf@email.com
// 29: john@email.com
// 32: paul@email.com

很明顯，后面的元素會覆蓋前面的元素，但這樣是不行的，要想辦法解決沖突

目前主流的方法主要是兩種：分離鏈接法和線性探查法，這里就簡單介紹一下分離鏈接法。

思路很簡單：你不是重復了嗎，那我就在同一個位置里面放一個鏈表，重復的數據全都放在鏈表里面，你要找數據就在鏈表里面找。

如果不理解，可以參見下圖：

（圖片來源谷歌搜索，侵刪）

根據這個思路，我們重新實現一下三個方法，不過在這之前，我們需要一個對象來保存鍵值對

var ValuePair = function (key, value) {
  this.key = key
  this.value = value
  
  // 重寫toString主要是方便輸出查看
  this.toString = function () {
    return "[" + this.key + " - " + this.value + "]"
  }
}

接下來就是重寫方法了

this.put = function (key, value) {
  var position = loseloseHashCode(key)
  // 如果發(fā)現該位置還沒有元素，就先放一個鏈表，再用append加進去
  if (table[position] === undefined) {
    // 因為使用node執(zhí)行文件，這里LinkedList是我在頂部用require引入的LinkedList.js
    table[position] = new LinkedList()
  }
  table[position].append(new ValuePair(key, value))
}

this.get = function (key) {
  var position = loseloseHashCode(key)

  if (table[position] !== undefined) {
    var current = table[position].getHead()

    // 遍歷鏈表查找值
    while (current.next) {
      if (current.element.key === key) {
        return current.element.value
      }
      current = current.next
    }

    // 檢查元素如果是最后一個的情況
    if (current.element.key === key) {
      return current.element.value
    }
  }

  return undefined
}

this.remove = function (key) {
  var position = loseloseHashCode(key)

  if (table[position] !== undefined) {
    var current = table[position].getHead()

    // 遍歷查找值
    while (current.next) {
      if (current.element.key === key) {
        // 使用鏈表的remove方法
        table[position].remove(current.element)
        //　當鏈表為空了，就把散列表該位置設為undefined
        if (table[position].isEmpty()) {
          table[position] = undefined
        }
        return true
      }
      current = current.next
    }

    if (current.element.key === key) {
      table[position].remove(current.element)
      if (table[position].isEmpty()) {
        table[position] = undefined
      }
      return true
    }
  }

  return false
}

以上就是用分離鏈接法重寫的哈希表。

第二種辦法思路更粗暴：你不是占了這個位置嘛，那我就占下一個，下個位置還被占了？那就占再下一個～

具體的實現我就不貼出來了，讀者可以自行思考并實現，然后對照代碼看看。

這里先把源代碼放出來了

哈希表的實現-源代碼

以上是哈希表的兩個沖突解決辦法，但實際上應用哈希表的時候能避免沖突就盡量避免沖突，一開始的散列函數不是一個好的函數，因為沖突太多了，這里就貼書上的一個不錯的散列函數（社區(qū)），原理大致是：相加所得的hash數要夠大，且盡量為質數，用hash與另一個大于散列表大小的質數做求余，這樣得到的地址也能盡量不重復。

var djb2HashCode = function (key) {
  var hash = 5381
  for (var i = 0; i < key.length; i++) {
    hash = hash * 33 + key.charCodeAt(i)
  }
  return hash % 1013
}

實現了字典和哈希表感覺沒有想象中那么困難，當然這還是開始。

不過，這幾天自己不斷地研究數據結構，也讓自己對于JS的理解進一步加深了。繼續(xù)努力吧～