如何用Python寫哈希查找演算法？

如何用Python寫雜湊查找演算法？

哈希查找演算法，又稱為雜湊查找演算法，是一種基於哈希表的資料查找方法。相較於線性查找和二分查找等傳統查找演算法，哈希查找演算法具有更高的查找效率。在Python中，我們可以使用字典（dictionary）來實作雜湊表，進而實作雜湊查找。

哈希查找演算法的基本概念是將待查找的關鍵字透過雜湊函數轉換成索引值，然後根據索引值在雜湊表中尋找對應的資料。在雜湊表中，每個索引值對應一個桶（bucket），每個桶中儲存一個或多個關鍵字。當多個關鍵字映射到同一個索引值時，就會發生衝突。為了解決衝突，常見的方法是使用鏈結位址法，將衝突的關鍵字鏈在一個鍊錶中。

下面是一個用Python編寫的簡單的雜湊查找演算法範例：

class HashTable:
    def __init__(self):
        self.size = 10
        self.table = [[] for _ in range(self.size)]  # 使用列表作为哈希表的桶
    
    def _hash_function(self, key):
        return key % self.size  # 哈希函数采用取余方式
    
    def insert(self, key, value):
        index = self._hash_function(key)
        self.table[index].append((key, value))  # 将关键字和值作为一个元组插入哈希表桶中
    
    def search(self, key):
        index = self._hash_function(key)
        for item in self.table[index]:
            if item[0] == key:
                return item[1]  # 返回关键字对应的值
        return None  # 若关键字不存在，则返回None

# 示例用法
hash_table = HashTable()
hash_table.insert(1, 'apple')
hash_table.insert(2, 'banana')
hash_table.insert(11, 'orange')

print(hash_table.search(1))  # 输出: apple
print(hash_table.search(2))  # 输出: banana
print(hash_table.search(3))  # 输出: None
print(hash_table.search(11)) # 输出: orange

在上述範例中，我們定義了一個雜湊表類別HashTable，包含了哈希函數、插入和查找操作。哈希函數採用了簡單的取餘方式，將關鍵字轉換成對應的索引值。插入操作將關鍵字和值作為一個元組插入到索引對應的桶中。尋找操作遍歷對應索引的桶，找到與關鍵字相符的元組，並傳回對應的值。如果關鍵字不存在，則傳回None。

透過上述範例，我們可以看到哈希查找演算法的簡單實作方式。在實踐中，可以根據具體的需求和資料特徵選擇更為複雜的雜湊函數和解決衝突的方法。同時，也可以對哈希表進行動態擴容等操作來提高查找效率。

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