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。
- 总结
本文介绍了如何用Python实现哈希表。我们定义了一个Node类表示哈希表的一个节点，再定义了一个HashTable类表示哈希表，并实现了哈希表的基本操作，如插入、删除和查找等。通过实现哈希表，我们可以深入理解哈希表的内部工作机制，并增强自己的编程能力。