C语言-哈希查找(HASH)-详解（完整代码）

目录

原理：

实例解释

存储逻辑图

需要的知识：

 附加

 完整代码

代码详解

执行结果

1.查找个不存在的

2.查找个存在的

---

原理：

用一个指针数组，来存储 每个链表的头节点 的首地址

如果要从 'NUM' 个数中查找数据
先对'NUM'/0.75,求得最大质数'N'        //(质数：只能被1和本身整除的数)
然后创建一个有'N'个元素的'指针数组'
然后将'NUM'个数分别对'N'取余
将每一个数保存在'余数'等于数组元素下标的链表中
然后进行查找是直接找对应的数组下标即可

实例解释

如果要从11个数中查找数据
然后11/0.75=14,求得最大质数13
然后创建一个有13个元素的'指针数组'
然后将'11个数'分别对'13取余'
将每一个数保存在'余数'等于'数组元素下标'的链表中        //---需要链表
然后进行查找是直接找对应的数组下标即可 

存储逻辑图

 

需要的知识：

质数：只能被1和本身整除的数
指针数组：本质是个数组，数组里存的是指针
链表的操作：
    创建：
    遍历：
    增删改查：
    释放：free
malloc：主动申请堆区空间        //(返回值类型)malloc(申请的空间的大小)
int类型：4个字节
指针类型：4个字节(32位系统)，8个字节(64位系统)

附加

哈希表查找算法的时间复杂度为O(n^1)

HASH查找效率高的原因：

        查找某一个数，先求出这个数的余数，然后根据余数直接定位到对应的链表地址，然后在该链表里查找（链表里只有几个数据）--所以快！！

 完整代码

#include 
#include 

#define N 13		
#define ADDR_SIZE 8	

//hash表的链表的节点
typedef struct node {
	int data;//存数据
	struct node *next;//存指针
}HASH;

//创建hash表
HASH **create_hash()
{
    HASH **h = (HASH **)malloc(N * ADDR_SIZE);
    int i = 0;
    for (i = 0; i < N; i++)
    {
        h[i] = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
        h[i]->next = NULL;
    }
    return h;
}

//插入数据
int insert_hash_table(HASH **h, int data)
{
    int key = data % N; 
    struct node * p = h[key];
    //头插法插入数据
    struct node * temp;
    temp = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
    temp->data = data;
    temp->next = p->next;
    p->next = temp;
	
    return 0;
}

//遍历
int show_hash_table(struct node *head)
{
    //如果链表后面没有数据，则用---0---表示链表存在但是没有数据
    if (head->next == NULL)
    {
    	puts("---0---");
    	return -1;
    }
		
    //遍历链表，打印数据
    while(head->next != NULL)
    {
    	head = head->next;
    	printf("%d ", head->data);
    }
    putchar(10);
    return 0;
}

//释放链表节点		
int free_hash_table(struct node *head)
{
    //如果链表后面没有数据，则无需释放
    if (head->next == NULL)
    {
    	return 0;
    }  	
	
    //遍历这个链表-头删法释放
    while(head->next != NULL)
    {
	//定义一个结构体指针变量 来指向这个即将被删除的结构体 以便释放        
	struct node *temp = head->next;
	head->next = head->next->next;
	printf("--%d--将被释放\n",temp->data);
	free(temp);
	temp = NULL;
    }
    return 0;
}

//查找数据
int search_hash_table(HASH **h, int data)
{
    int key = data % N; //数据对质数取余，得到键值
    struct node *p = h[key]; //找到对应链表
				
    //对比要查找的数据
    while (p->next != NULL )
    {
	if (p->next->data == data)
	{	
            return 1;//找到返回1
	}
	p = p->next;
    }
    //没有找到返回0
    return 0;
}
		
//11个数据，那么m : n/0.75 = 14， 最大质数为13
int main(int argc, const char *argv[])
{
    int a[11] = {100, 34, 14, 45, 46, 98, 68, 69, 7, 31, 26};

    //创建hash表
    HASH **h = create_hash();
    int i = 0;
    int num = 0;
    for (i = 0; i < 11; i++)
    {
    	insert_hash_table(h, a[i]);//链表的插入
    }
    //打印hash表--无实际意义
    printf("-------这是hash表--------------------\n");
    for (i = 0; i < N; i++)
    {
    	show_hash_table(h[i]);//链表的遍历
    }
    printf("--------hash表结束--------------------\n");
    printf("数组数据如下-->用于测试，无实质意义,遍历HASH表也是<---\n");
    for(i = 0;i < 11;i ++)
    {
	printf("%d  ",a[i]);	
    }
    putchar(10);
	
    printf("please input need 查找 de number >>");
    scanf("%d",&num);

    //--查找--
    if(search_hash_table(h, num) == 1)
    {
	printf("---data %d is exists---\n", num); 
    }
    else
    {
	printf("---data %d is not exists---\n", num);
    }

    //链表的释放
    for(i = 0;i < 11;i ++)
    {
	free_hash_table(h[i]);
    }
    printf("---链表释放完成---\n");
    free(h);
    printf("---指针数组释放---\n");
    return 0;
}

代码详解

#include 
#include 

#define N 13		//余数：也是指针数组的元素个数：也是链表的个数
#define ADDR_SIZE 8	//这个定义的是 指针数组的 每个指针的大小，(64位系统)8个字节

//hash表 链表的节点
typedef struct node {
    int data;//存数据
    struct node *next;//存指针
}HASH;//类型重命名-->HASH

//创建hash表(创建了十三个链表头节点)
HASH **create_hash()
{
    //申请创建一个指针数组，存13个头节点
    //先创建一个指针数组，指针数组可以在栈区申请（int *h[]），但是当前函数结束会被释放 
    //所以在堆区申请空间，指针数组的返回值 是二级指针 所以用HASH **h来接收
    //这块申请了一个 有13个位置的指针数组
    HASH **h = (HASH **)malloc(N * ADDR_SIZE);//(返回值类型)malloc(申请的空间的大小)
    int i = 0;
    //这块要填充这个指针数组
    //创建链表的头结点--先malloc申请出来一个头节点，分别把他们放到指针数组h[0]--h[12] 里
    for (i = 0; i < N; i++)
    {
    	h[i] = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));//创建头节点
	h[i]->next = NULL;//初始化头节点 指针域
    }	//注意：再此申请的节点 都被保存到 （指针数组）h 里了
    return h;
}

//插入数据
int insert_hash_table(HASH **h, int data)//参数：指针数组，需要插入的数据
{
    
    //然后将'需要插入的数据'对'质数13取余'--确定好数据对应的 指针数组下标
    //找到指定的链表
    int key = data % N; 
	
    //根据指针数组的下标，确定对应的链表的头节点，
    //定义了一个结构体指针变量p 指向 指针数组的第[key]位对应的 链表
    struct node *p = h[key];//也可以直接操作h[key],定义一个指针好理解点
	
    //--头插法--插入数据
    struct node *temp;//定义了一个 结构体指针变量
    temp = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));//malloc申请空间
    temp->data = data;//初始化一下
	
    //头插法 插入
    temp->next = p->next;//新定义节点的指针域 指向 头节点的下一个节点
    p->next = temp;//头节点的指针域，指向新定义的节点
	
    return 0;
}

//打印排好的hash表--遍历
int show_hash_table(struct node *head)//参数：对应链表的头节点--main函数多次调用
{
    //如果链表后面没有数据，则用---0---表示链表存在但是没有数据
    if (head->next == NULL)
    {
	puts("---0---");
	return -1;
    }
	
    //如果链表后面有数据，遍历链表，打印数据
    while(head->next != NULL)
    {	
	//由于头节点没有数据，所以，先移动指针，然后输出数据
	head = head->next;
	printf("%d  ", head->data);
    }
    putchar(10);//输出个换行符
    return 0;
}
//释放链表节点		
int free_hash_table(struct node *head)
{
    //如果链表后面没有数据，则无需释放
    if (head->next == NULL)
    {
	return 0;
    }  	
	
    //遍历这个链表-头删法释放
    while(head->next != NULL)
    {
	//定义一个结构体指针变量 来指向这个即将被删除的结构体 以便释放
	struct node *temp = head->next;
	head->next = head->next->next;//改变头结点指针域指向，删除节点
	printf("--%d--将被释放\n",temp->data);
	free(temp);//释放
	temp = NULL;//置空（防止被别的函数修改）
    }
    return 0;
}
//查找数据
int search_hash_table(HASH **h, int data)//参数：指针数组，需要查找的数据
{
    int key = data % N; //先把要查找的数据对 质数 取余，得到对应的下标
    struct node *p = h[key]; //根据下标找到对应链表，定义了一个结构体指针变量p，指向该链表
	
    //--循环遍历--对比--
    //循环遍历的结束条件是，p->next 域 为空(NULL)
    while (p->next != NULL)
    {
	if (p->next->data == data)
	{	
	    return 1;//找到返回1
	}
	p = p->next;//移动指针
    }

    //没有找到返回0
    return 0;
}

//程序的入口：
//假定数组有11个元素--> 11/0.75 ==> 14.67 ==> 最大质数 为 13
int main(int argc, const char *argv[])
{
    int a[11] = {100, 34, 14, 45, 46, 98, 68, 69, 7, 31, 26};
    //直接初始化了11个数值的数组

    //创建hash表
    HASH **h = create_hash();//为啥用二级指针：指针数组的返回值是二级指针

    //将数据按照格式插入到链表中
    int i = 0;
    int num = 0;
	
    //链表增加--多次调用-插入数组a的每个元素
    for (i = 0; i < 11; i++)//给 a[i] 使的
    {
	insert_hash_table(h, a[i]);	//链表的插入
    }
		
    printf("-------这是hash--------------------\n");	
    //打印hash表--打印每个指针数组元素所存储的链表
    for (i = 0; i < N; i++)
    {
	show_hash_table(h[i]);//链表的遍历
    }
	
    printf("--------hash表结束--------------------\n");
    printf("数组数据如下-->用于测试，无实质意义,遍历HASH表也是<---\n");
    for(i = 0;i < 11;i ++)
    {
	printf("%d  ",a[i]);	
    }
    putchar(10);
	
//  while(1)
//  {
	//查找
	printf("please input need 查找 de number >>");
	scanf("%d",&num);
	//由于输入字母，会造成死循环，所以也可以用char类型定义，或者加个判断（ASCII码）
	//指定数据判断是否存在-----查找
	if(search_hash_table(h, num) == 1)
	{
	    printf("---data %d is exists---\n", num); 
	}
	else
	{
	    printf("---data %d is not exists---\n", num);
	}
//  }
	
    //链表的释放
    for(i = 0;i < 11;i ++)
    {
	free_hash_table(h[i]);
    }
    printf("---链表释放完成---\n");
    free(h);
    printf("---指针数组释放---\n");

    return 0;
}

执行结果

1.查找个不存在的

2.查找个存在的