知其所以然~字典的數據結構

来源:https://www.cnblogs.com/lori/archive/2018/07/12/9300056.html
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Dictionary和hashtable用法有點相似,他們都是基於鍵值對的數據集合,但實際上他們內部的實現原理有很大的差異, 先簡要概述一下他們主要的區別,稍後在分析Dictionary內部實現的大概原理。 區別: 1. Dictionary支持泛型,而Hashtable不支持。 2. Dictio ...


Dictionary和hashtable用法有點相似,他們都是基於鍵值對的數據集合,但實際上他們內部的實現原理有很大的差異,

先簡要概述一下他們主要的區別,稍後在分析Dictionary內部實現的大概原理。

區別:

  1. Dictionary支持泛型,而Hashtable不支持。
  2. Dictionary沒有裝填因數(Load Facto)概念,當容量不夠時才擴容(擴容跟Hashtable一樣,也是兩倍於當前容量最小素數,比如當前數組長度是3,那麼新數組長度為7(2x3=6,比6大的最小素數是7),Hashtable是“已裝載元素”與”bucket數組長度“大於裝載因數時擴容。
  3. Dictionary內部的存儲value的數組按先後插入的順序排序,Hashtable不是。
  4. 當不發生碰撞時,查找Dictionary需要進行兩次索引定位,Hashtable需一次,。

    Dictionary採用除法散列法來計算存儲地址,想詳細瞭解的可以百度一下,簡單來說就是其內部有兩個數組:buckets數組和entries數組(entries是一個Entry結構數組),entries有一個next用來模擬鏈表,該欄位存儲一個int值,指向下一個存儲地址(實際就是bukets數組的索引),當沒有發生碰撞時,該欄位為-1,發生了碰撞則存儲一個int值,該值指向bukets數組.

內部實現

下麵跟上次一樣,按正常使用Dictionary時,看內部是如何實現的。

  1. 實例化一個Dictionary
Dictionary<string,string> dic=new Dictionary<string,string>();
  • 調用Dictionary預設無參構造函數。
  • 初始化Dictionary內部數組容器:buckets int[]和entries<T,V>[],分別分配長度3。(內部有一個素數數組:3,7,11,17....如圖:);
  1. 向dic添加一個值,dic.add("a","abc");
  • a, 將bucket數組和entries數組擴容3個長度。
  • b, 計算"a"的哈希值,
  • c, 然後與bucket數組長度(3)進行取模計算,假如結果為:2
  • d, 因為a是第一次寫入,則自動將a的值賦值到entriys[0]的key,同理將"abc"賦值給entriys[0].value,將上面b步驟的哈希值賦值給entriys[0].hashCode,
    entriys[0].next賦值為-1,hashCode賦值b步驟計算出來的哈希值。
  • e, 在bucket[2]存儲0。
  1. 通過key獲取對應的value, var v=dic["a"];
  • a, 先計算"a"的哈希值,假如結果為2,
  • b,根據上一步驟結果,找到buckets數組索引為2上的值,假如該值為0.
  • c, 找到到entriys數組上索引為0的key,
    • 如果該key值和輸入的的“a”字元相同,則對應的value值就是需要查找的值。
    • 如果該key值和輸入的"a"字元不相同,說明發生了碰撞,這時獲取對應的next值,根據next值定位buckets數組(buckets[next]),然後獲取對應buckets上存儲的值在定位到entriys數組上,......,一直到找到為止。
    • 如果該key值和輸入的"a"字元不相同並且對應的next值為-1,則說明Dictionary不包含字元“a”。

Dictionary里的其他方法就不說了,各位可以自己去看源碼,下麵來通過實驗來對比Hashtable和Dictionary的添加和查找性能,


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