String HashSet 产生与 String Hash 函数不匹配的输出答案

【问题标题】：String HashSet produces an output that doesn't match String Hash functionString HashSet 产生与 String Hash 函数不匹配的输出
【发布时间】：2018-01-26 20:37:07
【问题描述】：

我正在准备 UIL 计算机竞赛，其中一个练习题涉及一组，这里是逐字逐句：

HashSet<String> set = new HashSet<String>();
set.add("000");
set.add("212");
set.add("211");
set.add("555");
set.add("343");
System.out.println(set);

现在，我知道 HashSet 是未排序的数据结构，但显示了 2 个未排序的选项和 1 个排序的答案选项：

A) [000、211、343、212、555]

B) [000、211、212、343、555]

c) [000, 211, 555, 343, 212]

我天真地选择了B）排序的答案，而正确的答案是A，但我仍然不明白为什么。我找到了每个字符串的哈希函数生成的哈希码：

“000” - 47664

“212” - 49619

“211”-49618

“555” - 52629

“343” - 50674

据我所知，哈希集使用哈希表作为其后端。在那种情况下，根据哈希码，我不明白为什么答案不正确。我将代码插入到 java 中，它会在正确的答案选择中产生结果。这是怎么回事，HashSet 究竟是如何向自身添加项目的？

【问题讨论】：

奇怪的问题。我认为不同的 JVM 会根据 hashset 的实现给出不同的结果......所以他们一定希望你理解一些较低级别的东西。

标签： java hashset

【解决方案1】：

因为后备数组可以小于哈希码，所以顺序不是仅由hashcode() 决定的，而是由hashcode() % arr.length; 决定的。后备数组的默认大小是16，所以如果你计算你列出的哈希码的模，你会得到正确的顺序。

对于具有相同哈希码的元素，最先插入的元素也是第一个被打印的元素。这是由于存储桶包含同一存储桶中所有对象的列表（并使用equals() 来确定它们是否是相同对象，或者它们是否恰好获得了相同的存储桶）。

【讨论】：

【解决方案2】：

HashSet 使用 HashMap 作为其支持数据：

此类实现Set 接口，由哈希表（实际上是HashMap 实例）支持。

HashSet 使用HashMap 快速确定元素是否已经存在。

HashMap 的默认容量为16。

使用默认初始容量 (16) 和默认加载因子 (0.75) 构造一个空的 HashMap。

您已添加 5 个项目，几乎不足以满足负载系数乘以容量，因此未调整大小。

您需要知道HashMap 如何使用哈希码来确定要使用哪个存储桶。根据this answer，Java 使用hash & (SIZE -1) 只提取最低n 位，其中容量为2ⁿ。

所以，桶数如下：

“000” - 47664 -> 0

“212” - 49619 -> 3

“211” - 49618 -> 2

“555” - 52629 -> 5

“343” - 50674 -> 2

使用Iterator 打印出集合，该Iterator 按顺序遍历存储桶。在同一个桶内，使用插入顺序。

因此顺序为：

“000” - 47664 -> 0
“211” - 49618 -> 2
“343” - 50674 -> 2
“212” - 49619 -> 3
“555” - 52629 -> 5

这与选项“A”相匹配。

【讨论】：

【解决方案3】：

“000” - 47664

“212” - 49619

“211” - 49618

“555” - 52629

“343” - 50674

找出他们每个人的mod除以16。然后排序。如果存在桶匹配，则添加的最后一个是列表中的第一个（因为它在发生冲突时“实现为堆栈”。）

【讨论】：

【解决方案4】：

1) 问题是错误的。根据Class HashSet的规范，

它不保证集合的迭代顺序；特别是，它不保证订单会随着时间的推移保持不变。

由于结果取决于实施，因此不应该提出问题，或者答案应该是“以上都不是”。

2) 实际实现发生了变化。使用的哈希不是我们熟悉的key 的hashCode，而是(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)。然后将此哈希用于hash & (SIZE -1)。

【讨论】：