哈希表是一种常见的数据结构，它将数据存储在数组中，通过哈希函数将数据映射到数组中的位置。哈希表的扩容与缩容策略是保证哈希表性能和空间利用率的重要因素之一。本文将介绍哈希表的扩容与缩容策略。
一、哈希表的基本概念
哈希表是一种使用哈希函数来映射键到值的数据结构。哈希函数将键映射到值的索引位置，使得查找数据的时间复杂度为O(1)。哈希表通常包含以下几个重要的概念：
- 哈希函数：将键映射到值的索引位置的函数。
- 哈希冲突：不同的键映射到相同的索引位置。
- 哈希表大小：哈希表中可以存储键值对的最大数量。
- 负载因子：哈希表中已存储键值对数量与哈希表大小的比值。
- 扩容与缩容：当哈希表中的键值对数量达到一定阈值时，需要调整哈希表的大小。
二、哈希表的扩容
哈希表的扩容是在哈希表已存储键值对数量达到一定阈值时，为了提高哈希表性能和空间利用率，需要调整哈希表大小的过程。在哈希表扩容时，需要重新计算每个键值对的哈希值，然后将它们插入到新的哈希表中。
1.扩容条件
哈希表的扩容条件通常是当负载因子达到一定阈值时，需要扩容。负载因子是已存储键值对数量与哈希表大小的比值。当负载因子达到一定阈值时，哈希表的性能会受到影响。因此，需要扩容以提高哈希表的性能和空间利用率。
2.扩容过程
哈希表的扩容过程通常包含以下几个步骤：
1 | （1）创建一个新的哈希表，其大小是原哈希表的两倍。 |
在扩容过程中，需要重新计算每个键值对的哈希值，然后将它们插入到新的哈希表中。由于新哈希表的大小是原哈希表的两倍，因此在新哈希表中，每个槽位的负载因子会更小，哈希表的性能和空间利用率也会得到提高。
3.扩容策略
哈希表的扩容策略通常是在哈希表已存储键值对数量达到一定阈值时，将哈希表大小扩大到原来的两倍。哈希表大小的选择应该考虑到哈希表的负载因子和哈希冲突的频率。如果哈希表的负载因子较小，可以选择较小的哈希表大小；如果哈希表的负载因子较大，可以选择较大的哈希表大小。在选择哈希表大小时，也需要考虑到系统内存的限制。
三、哈希表的缩容
哈希表的缩容是在哈希表已存储键值对数量低于一定阈值时，为了节省内存空间，需要调整哈希表大小的过程。在哈希表缩容时，需要重新计算每个键值对的哈希值，然后将它们插入到新的哈希表中。
1.缩容条件
哈希表的缩容条件通常是当负载因子低于一定阈值时，需要缩容。负载因子是已存储键值对数量与哈希表大小的比值。当负载因子低于一定阈值时，哈希表的空间利用率较低，因此需要缩容以节省内存空间。
2.缩容过程
哈希表的缩容过程通常包含以下几个步骤：
1 | （1）创建一个新的哈希表，其大小是原哈希表的一半。 |
在缩容过程中，需要重新计算每个键值对的哈希值，然后将它们插入到新的哈希表中。由于新哈希表的大小是原哈希表的一半，因此在新哈希表中，每个槽位的负载因子会更大，哈希表的空间利用率也会得到提高。
3.缩容策略
哈希表的缩容策略通常是在哈希表已存储键值对数量低于一定阈值时，将哈希表大小缩小到原来的一半。哈希表大小的选择应该考虑到哈希表的负载因子和哈希冲突的频率。如果哈希表的负载因子较小，可以选择较小的哈希表大小；如果哈希表的负载因子较大，可以选择较大的哈希表大小。在选择哈希表大小时，也需要考虑到系统内存的限制。
四、总结
哈希表的扩容与缩容策略是保证哈希表性能和空间利用率的重要因素之一。在哈希表扩容和缩容时，需要重新计算每个键值对的哈希值，然后将它们插入到新的哈希表中。哈希表大小的选择应该考虑到哈希表的负载因子和哈希冲突的频率。在选择哈希表大小时，也需要考虑到系统内存的限制。通过合理的扩容与缩容策略，可以提高哈希表的性能和空间利用率。