Java HashMap 如何为“get”操作执行恒定时间查找 O(1)？

Question

我了解 HashMap 如何工作的基础知识 - hm.put(obj) 根据 obj.hashCode 值找到正确的存储桶来放置对象。然后在该桶中，如果另一个对象 .equals(obj) 则替换它，如果没有将其添加到桶中。

但我不清楚 HashMap.put 和 HashMap.get 如何可以是常数时间 O(1)。据我了解，存储桶的数量应基于哈希码，因此将 100 个对象放入哈希图中将（大致）创建 100 个存储桶（我确实了解哈希码有时会发生冲突，因此它可能小于 100 但不是经常）。

所以随着添加到哈希图中的对象数量的增加，桶的数量也会增加 - 由于冲突很少，这并不意味着桶的数量几乎随着添加的对象数量线性增长，其中case HashMap.put/HashMap.get 将是 O(n)，因为它必须在找到正确的存储桶之前搜索每个存储桶。

我错过了什么？

Answer 1

哈希表不需要搜索每个bucket，就像你不需要搜索图书馆的每个书架一样，因为你可以在index cards中查找它的位置，你不需要搜索索引中的每张卡片，因为它们已排序...（不确定这是否有帮助，因为我不确定人们是否仍然去图书馆或者他们是否还有索引卡片）

Answer 2

这样想：当您调用get(key) 时，会计算密钥的哈希码，并据此将数百个中的一个桶指向一个单个 （一组）操作，即您不必搜索所有 100 个即可到达正确的存储桶（在这种情况下，这将是一个线性操作）

Answer 3

这是我的两分钱，朋友。以您认为数组的方式来考虑 HashMap。事实上，它是一个数组。如果我给你索引 11，你不必遍历数组来查找索引 11 处的对象。你只需直接去那里。这就是 HashMap 的工作原理：诀窍是使索引与值相同——本质上。

这就是哈希码的用武之地。让我们看一下哈希函数是单位乘数（即 1）的简单情况。然后，如果你有 0 到 99 的值并且你想将它们存储在一个数组中，那么它们将分别存储在索引 0 到 99 处。因此 put 和 get 显然是 O(1)，因为获取和放入数组是 O(1)。现在让我们想象一个不那么简单的散列函数，比如 y = x+2。所以在这种情况下，值 0 到 99 将存储在索引 2 到 101 处。这里给定一个值，比如 11，您必须计算散列以找到它或放入它（散列为 11+2 =13）。好吧，哈希函数正在做一些工作来计算给定值的正确索引（在我们的例子中 y = x+2= 11+2=13）。但是，这项工作所付出的努力与您拥有多少数据点无关。如果我需要放置 999 或 123，则单个 put 或 get 的工作量仍然相同： y= x+2：我每次执行 put 或 get 时只需添加两个：这是恒定的工作。

您的困惑可能是您想一次放置 n 个值。那么在这种情况下，每个看跌期权仍然是恒定的c。但是c 乘以 n 是c*n=O(n)。因此， n 与 put 本身无关，而是您同时进行 n 个 put。我希望这个解释会有所帮助。