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如何用Python实现哈希表

Python 实现哈希表
298 2023-06-10

哈希表是一种重要的数据结构，在计算机科学中应用广泛。它可以快速地在大量数据中查找、插入或删除一个特定的元素。用Python实现哈希表，不仅可以深入理解哈希表的内部工作机制，也可以增强自己的编程能力。在本文中，我们将详细介绍如何用Python实现哈希表。

什么是哈希表

哈希表又被称为散列表，它是一种 key-value 存储方法。它通过将 key 映射到 value 的一个索引位置来访问数据。它的基本操作包括插入、删除和查找。

哈希表的核心思想是使用哈希函数将每个 key 对应到固定大小的表中。哈希函数是一种将任意长度的输入消息转换为固定长度输出的函数。常见的哈希函数有MD5、SHA1、SHA256等。

实现哈希表

我们用Python实现一个简单的哈希表，包括哈希表的基本操作，如插入、删除和查找等。

首先定义一个Node类，表示哈希表的节点。每个节点包含一个key和一个value。

class Node:
    def __init__(self, key, val):
        self.key = key
        self.val = val
        self.next = None

接下来定义一个HashTable类，我们用Python的list实现底层数据结构。插入key-value对时，我们需要根据key计算哈希值，并将key-value对存储在哈希表中对应的位置上。

class HashTable:
    def __init__(self):
        self.size = 100
        self.table = [None] * self.size
        
    def hash_func(self, key):
        return sum([ord(c) for c in key]) % self.size
    
    def insert(self, key, value):
        hash_value = self.hash_func(key)
        if self.table[hash_value] is None:
            self.table[hash_value] = Node(key, value)
        else:
            cur = self.table[hash_value]
            while cur.next is not None:
                cur = cur.next
            cur.next = Node(key, value)
    
    def search(self, key):
        hash_value = self.hash_func(key)
        if self.table[hash_value] is None:
            return None
        else:
            cur = self.table[hash_value]
            while cur is not None:
                if cur.key == key:
                    return cur.val
                else:
                    cur = cur.next
            return None
    
    def delete(self, key):
        hash_value = self.hash_func(key)
        if self.table[hash_value] is None:
            return
        elif self.table[hash_value].key == key:
            self.table[hash_value] = self.table[hash_value].next
        else:
            cur = self.table[hash_value]
            while cur.next is not None:
                if cur.next.key == key:
                    cur.next = cur.next.next
                    return
                else:
                    cur = cur.next

在上述代码中，hash_func方法根据key计算哈希值，insert方法将key-value对插入到哈希表中对应的位置上，search方法根据key查找value，delete方法根据key删除对应的 key-value对。

测试哈希表

接下来我们测试上述实现的哈希表。

ht = HashTable()
ht.insert('apple', 2.5)
ht.insert('banana', 1.3)
ht.insert('orange', 0.7)

print(ht.search('apple')) # 2.5
print(ht.search('banana')) # 1.3
print(ht.search('orange')) # 0.7
print(ht.search('lemon')) # None

ht.delete('apple')
print(ht.search('apple')) # None

上述代码中，我们创建了一个HashTable对象ht，并将三个key-value对插入到ht中。然后，我们通过search方法查找key为'apple'、'banana'和'orange'的value，并删除一个key为'apple'的key-value对。最后，我们再查找key为'apple'的value，应该返回None。