HashMap 是一種基于哈希表的數據結構,它可以實現高效的查找、插入和刪除操作。HashMap 的內部實現主要包括以下幾個關鍵部分:
哈希表(Hash Table):HashMap 使用一個數組來存儲鍵值對(key-value pairs)。數組的每個元素稱為一個“桶”(bucket),每個桶中可以存儲一個或多個鍵值對。
哈希函數(Hash Function):HashMap 使用一個哈希函數將鍵(key)映射到數組的一個索引位置。哈希函數的設計需要盡量保證不同的鍵能夠映射到不同的索引位置,以減少沖突(collision)的發生。
沖突解決(Collision Resolution):由于哈希函數的設計,不同的鍵可能會映射到同一個索引位置。這種情況稱為沖突。HashMap 通常使用鏈地址法(separate chaining)來解決沖突。在鏈地址法中,每個桶中存儲一個鏈表,當發生沖突時,新的鍵值對會被添加到對應桶的鏈表中。
負載因子(Load Factor):負載因子是 HashMap 中已存儲的鍵值對數量與哈希表數組長度的比值。當負載因子超過一定閾值時,HashMap 會自動擴容,以減少沖突的發生。
基于以上實現,HashMap 可以實現高效的查找操作。查找操作的時間復雜度在大多數情況下為 O(1),即常數時間。當發生沖突時,查找操作的時間復雜度會變為 O(n),其中 n 為沖突鏈表的長度。然而,通過合理的哈希函數設計和負載因子調整,HashMap 可以在實際應用中實現高效的查找操作。