LeetCode-705. 设计哈希集合【设计 数组 哈希表 链表 哈希函数】

题目描述：

不使用任何内建的哈希表库设计一个哈希集合（HashSet）。

实现 MyHashSet 类：

void add(key) 向哈希集合中插入值 key 。
bool contains(key) 返回哈希集合中是否存在这个值 key 。
void remove(key) 将给定值 key 从哈希集合中删除。如果哈希集合中没有这个值，什么也不做。

示例：

输入：
[“MyHashSet”, “add”, “add”, “contains”, “contains”, “add”, “contains”, “remove”, “contains”]
[[], [1], [2], [1], [3], [2], [2], [2], [2]]
输出：
[null, null, null, true, false, null, true, null, false]

解释：
MyHashSet myHashSet = new MyHashSet();
myHashSet.add(1); // set = [1]
myHashSet.add(2); // set = [1, 2]
myHashSet.contains(1); // 返回 True
myHashSet.contains(3); // 返回 False ，（未找到）
myHashSet.add(2); // set = [1, 2]
myHashSet.contains(2); // 返回 True
myHashSet.remove(2); // set = [1]
myHashSet.contains(2); // 返回 False ，（已移除）

提示：

0 <= key <= 10⁶
最多调用 10⁴ 次 add、remove 和 contains

解题思路一：超大数组

class MyHashSet:

    def __init__(self):
        self.set = [False] * 1000001

    def add(self, key: int) -> None:
        self.set[key] = True

    def remove(self, key: int) -> None:
        self.set[key] = False

    def contains(self, key: int) -> bool:
        return self.set[key]

# Your MyHashSet object will be instantiated and called as such:
# obj = MyHashSet()
# obj.add(key)
# obj.remove(key)
# param_3 = obj.contains(key)

时间复杂度：O(1)
空间复杂度：O(数据范围)

解题思路二：拉链法

不定长的拉链数组是说拉链会根据分桶中的 key 动态增长，更类似于真正的链表。

分桶数一般取质数，这是因为经验上来说，质数个的分桶能让数据更加分散到各个桶中。

优点：节省内存，不用预知数据范围；
缺点：在链表中查找元素需要遍历。

class MyHashSet:

    def __init__(self):
        self.buckets = 1009
        self.table = [[] for _ in range(self.buckets)]
    def hash(self, key):
        return key % self.buckets

    def add(self, key: int) -> None:
        hashkey = self.hash(key)
        if key in self.table[hashkey]:
            return
        self.table[hashkey].append(key)

    def remove(self, key: int) -> None:
        hashkey = self.hash(key)
        if key not in self.table[hashkey]:
            return
        self.table[hashkey].remove(key)

    def contains(self, key: int) -> bool:
        hashkey = self.hash(key)
        return key in self.table[hashkey]

时间复杂度：O(N/b) N 是元素个数，b 是桶数。
空间复杂度：O(N)

解题思路三：定长拉链数组

这个方法本质上就是把 HashSet 设计成一个 M∗N 的二维数组。第一个维度用于计算 hash 分桶，第二个维度寻找 key 存放具体的位置。用了一个优化：第二个维度的数组只有当需要构建时才会产生，这样可以节省内存。

优点：两个维度都可以直接计算出来，查找和删除只用两次访问内存。
缺点：需要预知数据范围，用于设计第二个维度的数组大小。

class MyHashSet:

    def __init__(self):
        self.buckets = 1000
        self.itemsPerBucket = 1001
        self.table = [[] for _ in range(self.buckets)]

    def hash(self, key):
        return key % self.buckets
    
    def pos(self, key):
        return key // self.buckets
    
    def add(self, key):
        hashkey = self.hash(key)
        if not self.table[hashkey]:
            self.table[hashkey] = [0] * self.itemsPerBucket
        self.table[hashkey][self.pos(key)] = 1
        
    def remove(self, key):
        hashkey = self.hash(key)
        if self.table[hashkey]:
            self.table[hashkey][self.pos(key)] = 0

    def contains(self, key):
        hashkey = self.hash(key)
        return (self.table[hashkey] != []) and (self.table[hashkey][self.pos(key)] == 1)

时间复杂度：O(1)
空间复杂度：O(数据范围)

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_45934285/article/details/137741170

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