哈希表系列:初探哈希,c语言实现

             最初在阅读数据结构书籍时没有仔细看过哈希,潜意识认为太难了,应该用不到吧~但是,最近关注哈希表的原因是我在刷Leedcode时,有道题Two sum可以用哈希表求解,利用哈希特性“将庞大的数据进行压缩”,这就是哈希在处理大数据时的优势。

1、哈希表基本概念

        哈希表(Hash table,又叫散列表),是根据关键码值而直接进行访问的数据结构。我在这里将其抽象为“数组+链表”的复合结构,所以在对哈希表进行建模的时候显得有些复杂。为什么哈希表能够提高查找的速度?我理解为1)它采纳了数组下标“快速访问”的特点,利用哈希函数对关键码值进行转换,来快速定位到具体位置,而不需要像链表那样从头结点开始一个个结点的遍历去查找;2)对数据进行了层次的划分。即哈希表的大小决定划分为多少层次。通过划分,有效减少了数据查找的量,加快了访问速度。

        对哈希其他概念,这里不一一介绍,可以参照链接:点击打开链接。

        接下来,主要介绍哈希表的实现。由于实现形式多样,这里重点介绍链地址法,哈希函数采用“除余法”。

链地址法的哈希表:

哈希表系列:初探哈希,c语言实现_第1张图片

        图片引自点击打开链接

2、哈希表的实现文件:

#include 
#include 
#include 
#include 


using namespace  std;

typedef struct _node
{

	char *name;
	char *desc;
	struct _node *next;
}node;

#define  HASHSIZE 101
#define  max 20
static node *hashtab[HASHSIZE];//全局变量


void initia_hash()
{

	for (int i=0; inext)
	{
		if(!strcmp(p->name,s))
		{
			return p;
		}
	}
	return NULL;
}

char* get_desc_pointer(char *c_name)
{

	node *p=search_hash(c_name);

	if(NULL==p)
	{
		return NULL;
	}
	else
	{

		return p->desc;
	}
}

int create_hash_table(char *name,char *desc)
{

	unsigned int hi=0;
	node *p;

	if( (p=search_hash(name))==NULL )
	{
		hi=c_hash(name);
		p=(node *)malloc(sizeof(node));
		if(p==NULL)
		{
			return 0;
		}
		p->next=NULL;
		p->name=(char *)malloc(max*sizeof(char));
		if (p->name==NULL)
		{
			return 0;
		}
		strcpy(p->name,name);
		
		hashtab[hi]=p;

	}
	else
	{

		free(p->desc);
	}

	p->desc=(char *)malloc(max*sizeof(char));
	if(p->desc==NULL)
	{
		return 0;
	}
	strcpy(p->desc,desc);
	return 1;
}

void display_hash()
{
	node *p;
	for(int i=0; inext)
			{
				printf("%s %s",p->name,p->desc);
			}
			printf(" )\n");
		}
		else
		{

			printf("( )\n");
		}
	}

}

void delete_hash()
{

	node *p, *t;

	for(int i=0; inext;
				free(p->name);
				free(p->desc);

				free(p);
				p=NULL;
				p=t;
			}
		}
	}
}

int main()
{

	char *name[]={"name","address","phone","k101","k102"};
	char *desc[]={"LWJ","NINGBO","588222","value1","value2"};

	initia_hash();

	for(int i=0; i<5; i++)
	{
		if(create_hash_table(name[i],desc[i]))
		{
			continue;
		}
		else
		{
			cout<<"fail to create hash table\n";
		}
	}
//	display_hash();

	cout<<"done\n";
	cout<<"To see if we are wrong  ";
	if(get_desc_pointer(name[4])!=NULL)
	{
		printf("k102 is %s\n",get_desc_pointer(name[4]));
	}
	else
	{
		cout<<"something wrong in function get_desc_pointer\n";
	}
//	printf("k102 is %s\n",get_desc_pointer("k102"));

	create_hash_table("phone","13686888888");

	printf("if we are right ,we should see %s and %s\n",get_desc_pointer("k101"), get_desc_pointer("phone"));

	delete_hash();

	return 1;
}


程序结果:

哈希表系列:初探哈希,c语言实现_第2张图片


3、哈希表的改进

      仔细观察上面,发现哈希表只有头结点,难道不能往链表后继续添加元素吗?

这里,本来想使拥有相同的哈希值的键值(key)用相同的链表链接。因为不同的字符串,经过哈希函数转换哈希值可能不同。所以为了简化问题,方便映射到相同的位置,采用相同的字符串进行实验。实验结果显示,最后相同的键值被成功构造成链表。

       对上面程序进行稍微的改动,修改的函数如下。(记的屏蔽函数get_desc_pointer)

node* search_hash(char *s)
{

	unsigned int hi=c_hash(s);
	node *p=hashtab[hi];

	for(; p!=NULL; p=p->next)
	{
		if (p->next==NULL)
		{
			return p;
		}
	}
	return NULL;
}

说明:对字符串进行映射,若是新的字符串则return null, 否则返回相同哈希值的链表的最后一个结点。


int create_hash_table(char *name,char *desc)
{

	unsigned int hi=0;
	node *p;
	node *t;
	if( (p=search_hash(name))==NULL )
	{
		hi=c_hash(name);
		p=(node *)malloc(sizeof(node));
		if(p==NULL)
		{
			return 0;
		}
		p->next=NULL;
		p->name=(char *)malloc(max*sizeof(char));
		if (p->name==NULL)
		{
			return 0;
		}
		strcpy(p->name,name);

		p->desc=(char *)malloc(max*sizeof(char));
		if(p->desc==NULL)
		{
			return 0;
		}
		strcpy(p->desc,desc);
		
		hashtab[hi]=p;

	}
	else
	{   //to add others in list having the same hash value   

		t=(node *)malloc(sizeof(node));
		if(t==NULL)
		{
			return 0;
		}
		t->next=NULL;
		t->name=(char *)malloc(max*sizeof(char));
		if (t->name==NULL)
		{
			return 0;
		}
		strcpy(t->name,name);

		t->desc=(char *)malloc(max*sizeof(char));
		if(t->desc==NULL)
		{
			return 0;
		}
		strcpy(t->desc,desc);

		//connect to node
		p->next=t;
	}


	return 1;
}

测试主函数:

int main()
{

	char *name[]={"name","address","phone","k101","k102"};
	char *desc[]={"LWJ","NINGBO","588239","value1","value2"};

	initia_hash();

	for(int i=0; i<5; i++)
	{
		if(create_hash_table(name[i],desc[i]))
		{
			continue;
		}
		else
		{
			cout<<"fail to create hash table\n";
		}
	}
	display_hash();

	create_hash_table("phone","13686888888");
	create_hash_table("phone","15077890253");
	create_hash_table("name","SunZhongShan");

	display_hash();

	delete_hash();

	return 1;
}

实验结果:

哈希表系列:初探哈希,c语言实现_第3张图片


4、结论

      这只是我对哈希表一点理解与认识,并作了对比实验记录与此,希望对希望了解哈希表的有所帮助。在此,顺便记录编程中的错误:if(p=NULL),最好写成if(NULL==p),易于查错,因为不然出现莫名的错误,耗时和让人崩溃。今天是端午节,时间2015.6.20,继续坚持,记录想法的美好瞬间。

      奔跑吧~man!





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