[大数据]例题集 哈希表

1. 设计RandomPool结构
2. 并查集
3. 岛问题

1.设计RandomPool结构

题目要求： 设计一种结构，在该结构中有如下三个功能
insert(key)：将某个key加入到该结构，做到不重复加入。
delete(key)：将原本在结构中的某个key移除。
getRandom()： 等概率随机返回结构中的任何一个key。

    public static class RandomPool<T>{

        private final HashMap<T,Integer> hashMap1;
        private final HashMap<Integer,T> hashMap2;
        private int size;

        public RandomPool() {
            this.hashMap1 = new HashMap<>();
            this.hashMap2 = new HashMap<>();
            this.size = 0;
        }


        public void insert(T key){
            //判断是否已经存在
            if (hashMap1.containsKey(key)){
                return;
            }else {
                hashMap1.put(key,size);
                hashMap2.put(size++,key);
            }
        }

        public void delete(T key){
            //判断是否存在
            if (hashMap1.containsKey(key)){
                //得到数据
                T last = hashMap2.get(--size);    //最后一组数据的Key
                Integer keyIndex = hashMap1.get(key);   //要删除数据的value
                //修改最后一组数据 的value 为要删除数据的 value
                hashMap1.put(last,keyIndex);
                hashMap2.put(keyIndex,last);
                //删除要删除的数据
                hashMap1.remove(key);
                hashMap2.remove(size);
            }
        }

        public T getRandom(){
            if (size == 0){
                return null;
            }else {
                return hashMap2.get((int)(Math.random() * size));
            }
        }
    }

2.并查集
题目：
功能：
（1）查两个元素是否属于一个集合；
（2）将两个元素各自所在的集合合并为一个集合
（3）优化 在查询两个元素是否属于一个集合 将路过元素扁平化

    public static class UnionFindSet{

        private HashMap<Node,Node> fatherSet;
        private HashMap<Node,Integer> sizeSet;

        public UnionFindSet(List<Node> lists){
            fatherSet = new HashMap<>();
            sizeSet = new HashMap<>();

            for (Node node:
                    lists) {
                fatherSet.put(node,node);   //开始时各自成集合
                sizeSet.put(node,1);        //开始时各自成集合size为1
            }
        }

        //查找头结点 -> 非递归实现扁平化递归
        private Node findHead_noRecursion(Node node) {
            //记录当前结点
            Node cur = node;
            //记录当前结点的父结点
            Node curFather = fatherSet.get(cur);
            //记录最终的父结点
            Node father;

            while (curFather != cur){
                cur = curFather;
                curFather = fatherSet.get(cur);
            }

            father = curFather;

            cur = node;
            curFather = fatherSet.get(cur);
            while (curFather != cur){
                fatherSet.put(cur,father);
                cur = curFather;
                curFather = fatherSet.get(cur);
            }

            return father;
        }

        //查找头结点 ->  递归实现扁平化
        private Node findHead_recursion(Node node) {
            Node father = fatherSet.get(node);
            if (father != node){
                findHead_recursion(father);
            }
            fatherSet.put(node,father);
            return father;
        }


            //查找是否属于同一集合
        public boolean isSameSet(Node a, Node b) {
            return findHead_recursion(a) == findHead_recursion(b);
        }

        //将不同的两个集合 合并
        public void union(Node a, Node b){
            if (a == null || b == null){
                return;
            }

            Node aHead = findHead_recursion(a);
            Node bHead = findHead_recursion(b);

            if (aHead != bHead){
                int aSize = sizeSet.get(aHead);
                int bSize = sizeSet.get(bHead);

                if (aSize > bSize){
                    fatherSet.put(bHead,aHead);
                    sizeSet.put(aHead,aSize + bSize);
                    sizeSet.remove(bHead);
                }else {
                    fatherSet.put(bHead,aHead);
                    sizeSet.put(bHead,aSize + bSize);
                    sizeSet.remove(aHead);
                }
            }

        }

    }

3.岛问题

题目：
一个矩阵中只有0和1两种值，每个位置都可以和自己的上、下、左、右 四个位置相连，如果有一片1连在一起，这个部分叫做一个岛，求一个 矩阵中有多少个岛？

    private static int countIslands(int[][] arr) {
        //判空
        if (arr == null || arr[0] == null) {
            return 0;
        }
        int num = 0;

        for (int i = 0;i < arr.length;i++){
            for (int y = 0;y < arr[0].length;y++){
                if (arr[i][y] == 1){
                    infect(arr,i,y);
                    num++;
                }
            }
        }

        return num;
    }

    private static void infect(int[][] arr,int row, int column) {

        if (row < 0 || row >= arr.length || column < 0 || column >= arr[0].length || arr[row][column] != 1){
            return;
        }

        arr[row][column] = 2;
        //上
        infect(arr,row - 1,column);
        //下
        infect(arr,row + 1,column);
        //左
        infect(arr,row,column - 1);
        //右
        infect(arr,row,column + 1);
    }

使用并查集计算大数据

（1）先将原矩阵 分成多块
（2）每块调用singleCPU求岛数量
-》其中每一个感染源 为并查集头结点
（3）看边界条件
-》如果边界两点不来自同一个岛屿 -》 合并 岛数量-1
-》如果边界两个点来自同一个岛屿 -》 不管