数据结构-如何用二叉树实现hash表（C语言）

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据结构-如何用二叉树实现hash表（C语言）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

参考技术A       在用二叉树实现散列表之前，首先需要明白的是二叉树与散列表各自的特性。

       对于二叉树，主要表现形式是一对二；拿链型二叉树来说，即一个结点含有一个前驱，两个后继，两个后继即是该结点的两个孩子，如图。建立和处理用递归的方法可以轻松实现。具体关于树的结构在此不再详解。

       对于散列表，通俗来说，即对于将要插入的元素再通过一种函数式（如取余）后，得到一个具体数字（或字符），这个数字（或字符）将决定该元素所存放的位置，如果这个位置已经存有元素，则需要再次经过一系列的处理（或计算）得到一个新的地址位置，然后再原来的元素存入该为空的位置；具体的实现方法在此也不再详解。

       在对两者进行结合的过程中，需要考虑两者的特性，然后再进行实现。下面是个人在VC环境下使用了两个自定义函数对其进行中序实现的过程。

      数字可以分为两种，奇数和偶数，根据此特点，可以对该数字进行不断的除二取余的方式得到储存地址

      如图，首先插入的数是2,2%2==0，则在头结点的左边建立一个结点，存放数字2，并将其地址赋予头结点的lchild，然后插入的是奇数3，判断得其为奇数，故存放与右侧地址2；在再次插入偶数6时，经判断，6是偶数，而地址1中又存有元素，则需要重新寻找新的空的地址，再次做出的处理是6/2=3；3是奇数，则存放的是4，即作为1的右子树，依次类推，在相应的地址已经存放有元素的情况下，改变参数，寻找新的地址。由于每个数在取余过一定的次数以后，得到的数是不会重复的，所以每一个数字都会有一个地址来存放，不会发生冲突，二叉树就可以顺利实现。

      在其中需要注意的是，每个元素在经过除二之后虽然参数发生了变化，但是在找到并开辟好了需要存放该元素的空间后，存放的元素却还是客户端键入的原数字，所以在程序的运行中，要注意赋值对象是否正确。所以我在程序的实现中，采用了函数嵌套的方法，一个函数的作用是找到地址开辟空间，其返回值便是需要进行赋值的空间，在调用过后，只需将原来的元素放到该返回地址的相应区域即可。

       如果各位还不够明白，则下面开始解读程序。

       在运行开始，用户首先键入数字2，初始化成功的情况下，判断出2的存放位置应是位置1，（满足条件2%2==0&&p->lchild==NULL）这时建立一个结点，把这个结点放到头结点的左子树处，返回这个新建结点的地址，find函数执行一次，由于判断语句是else if型，直接退出进入insert函数实现赋值。在插入12时，满足else if (data%2==0&&p->lchild !=NULL)，进入递归，p指向的是地址1,12/2==6，参数为6，对6继续判断，满足else if (data%2==0&&p->lchild!=NULL)，再次递归，直到else if (data%2==1&&p->rchild==NULL)，此时，data为3，开始创建空间并且退出递归，最后，在insert中返回的地址仍为新开辟的地址，此时开始赋值。

       在进行删除的过程中，只需要找到对应与欲删除元素相匹配的地址，然后改变地址中元素的值即可（如if (p->data==data)p->data=-1;）遍历时遇到-1即不进行遍历即可，不需要释放空间。

以上存属个人看法，如有不足，欢迎指正。

数据结构：如何用C语言快速实现带头双向循环链表

（又名：带哨兵位双向循环链表、带头结点的双向循环链表）

前言：

我们在之前学双向带头循环链表时，结尾部分简单讲解了快速实现的方法。本篇博客将详细讲解如何迅速实现，通过思路草图的方法轻松写出带头双向循环链表，甚至都可以直接用注释画草图。本篇博客是对 "从零开始逐步实现带哨兵位循环双向链表" 的补充，之前在写那篇博客的时候不小心忘记实现销毁接口了，这里正好能进行一个补充。

🔗 链接：【数据结构】从零开始逐步实现带哨兵位循环双向链表

一、 代码讲解

如果有人叫你快速实现一个链表，我们当然首选带头双向循环链表，因为他足够简单，虽然结构很复杂，但是就是因为结构复杂，反而让我们能够轻轻松松地实现。

我们只需要把插入和删除两个接口实现，就可以把链表的头插尾插头删尾删都搞定。直接复用插入和删除两个接口即可轻松搞定。再写一些链表常见的功能就可以大功告成了！

要实现的功能如下：

链表的初始化和销毁，链表的打印和查找，链表的插入和删除，头删尾插头插尾插。

0x00 定义链表

💬 创建 DList.h 文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>

typedef int DListNodeDataType;
typedef struct DoubleListNode 
    DListNodeDataType data;  // 用来存放结点的数据
    struct DoubleListNode* next;  // 指向后继节点的指针
    struct DoubleListNode* prev;  // 指向前驱节点的指针
 DLNode;  // 重命名为DLNode

DLNode* DLNodeInit();
void DLNodeDestroy(DLNode* pHead);
void DLNodePrint(DLNode* pHead);
DLNode* DLNodeFind(DLNode* pHead, DListNodeDataType x);

void DLNodeInsert(DLNode* pos, DListNodeDataType x);
void DLNodeDelete(DLNode* pos);

void DLNodePushBack(DLNode* pHead, DListNodeDataType x);
void DLNodePushFront(DLNode* pHead, DListNodeDataType x);
void DLNodePopBack(DLNode* pHead);
void DLNodePopFront(DLNode* pHead);

0x01 初始化（DLNodeInit）

💬 创建 DList.c 文件：

#include "DList.h"

DLNode* DLNodeInit() 
    DLNode* pHead = (DLNode*)malloc(sizeof(DLNode)); // 创建哨兵位头结点
    pHead->next = pHead->prev = pHead; // 让next和prev一开始都默认指向pHead
    return pHead; // 将phead作为结果返回

🔑 解读：这里我们使用 malloc 函数开辟一块空间作为 "哨兵位" pHead ，next 和 prev 此时都应该指向 pHead 。最后再将 pHead 作为结果返回回去，外面就可以接收到了。

0x02 销毁（DLNodeDestroy）

💬 DList.c

void DLNodeDestroy(DLNode* pHead) 
    assert(pHead); // 防止pHead为空
    DLNode* cursor = pHead->next; // 因为pHead存的不是有效数据，所以要从pHead的下一个结点开始
    while (cursor != pHead)   // 碰到哨兵位说明遍历完一遍了
        DLNode* next = cursor->next;  // 记录，防止free掉后cursor动不了
        free(cursor);  // 释放 cursor 当前指向的结点
        cursor = next;  // 让cursor继续往后走
    
    free(pHead); // 干掉掉哨兵
    pHead = NULL; // 置空防野指针

🔑 解读：

① 这里创建一个叫 cursor 的指针，用来遍历整个链表。pHead 存的不是有效数据，所以要从pHead->next 开始。

② 让 cursor 遍历每一个结点，直到碰到 pHead 结束，因为碰到 pHead 说明已经遍历完一遍了。

③ 进入循环后，创建一个 next 指针，提前记录一下 cursor->next ，可以有效阻止 free 掉之后 cursor 动不了的情况。释放完 cursor 后，再将 next 交给 cursor 就能让 cursor 继续往后走了。

④ 最后释放掉哨兵位，再把它置为空即可。

0x02 打印（DLNodePrint）

💬 DList.c

void DLNodePrint(DLNode* pHead) 
    assert(pHead);
    DLNode* cursor = pHead->next; // 因为pHead存的不是有效数据，所以要从pHead的下一个结点开始
    while (cursor != pHead)   // 碰到哨兵位说明遍历完一遍了
        printf("%d", cursor->data); // 打印 cursor 当前指向的节点的数据
        cursor = cursor->next; // 让cursor继续往后走
    
    printf("\\n"); // 换行

🔑 解读：创建 cursor 指针遍历整个链表来打印数据。比较简单，这里就不过多赘述了。

0x03 查找（DLNodeFind）

💬 DList.c

DLNode* DLNodeFind(DLNode* pHead, DListNodeDataType x) 
    assert(pHead != NULL);
    DLNode* cursor = pHead->next;
    while (cursor != NULL) 
        if (cursor->data == x) 
            return cursor;    
         else 
            cursor = cursor->next;
        
    
    return NULL;

🔑 解读：创建 cursor 指针，将 cursor->data 和 x 比较即可。

0x04 插入（DLNodeInsert）

📚 默认为 pos 位置前插入，既然是插入，我们先写好创建新结点的接口：

创建新结点（CreateNewNode）

DLNode* CreateNewNode(DListNodeDataType x) 
    DLNode* new_node = (DLNode*)malloc(sizeof(DLNode)); // 创建新结点，给一块DLNode大小的空间
    if(new_node == NULL)   // 检查malloc
        printf("malloc failed!\\n");
        exit(-1);
    
    new_node->data = x;  // 放置数据
    new_node->next = new_node->prev = NULL;  // 默认置为空
    return new_node;

💬 DList.c

void DLNodeInsert(DLNode* pos, DListNodeDataType x) 
    // 思路草图： posPrev <->  new_node(待插目标) <->  pos
    assert(pos);
    DLNode* new_node = CreateNewNode(x); // 创建新节点
    DLNode* posPrev = pos->prev; // 创建pos的前驱指针
    // 把它们相互链接起来
    posPrev->next = new_node;
    new_node->prev = posPrev;
    new_node->next = pos;
    pos->prev = new_node;

🔑 解读：

① 首先创建新节点。因为是在 pos 位置之前插入。为了方便，我们先标出 pos 的前驱指针 posPrev，随后我们画出草图：

思路草图： posPrev <->  new_node(待插目标) <->  pos

这么一画，思路立马就清楚了，我们就可以轻轻松松把思路转换成代码：

② 将 posPrev 与 new_node 相互链接起来：

posPrev->next = new_node;
new_node->prev = posPrev;

③ 将 new_node 与 pos 相互链接起来：

new_node->next = pos;
pos->prev = new_node;

0x05 删除（DLNodeDelete）

📚 删除默认是删除 pos 位置的节点。

💬 DList.c

void DLNodeDelete(DLNode* pos) 
    // 思路草图：  posPrev   pos(待删目标）   posNext
    //               ↓_________________________↑
    assert(pos);
    DLNode* posPrev = pos->prev;
    DLNode* posNext = pos->next;
    // 把他们互相缝合起来
    posPrev->next = posNext; 
    posNext->prev = posPrev;
    // 删除pos位置的结点（释放并置空）
    free(pos);
    pos = NULL;

① 既然要删除 pos 位置的节点，我们先标出 pos 的前驱指针 posPrev 和 pos 的后继指针 posNext ，随后我们画出草图：

    思路草图：  posPrev   pos(待删目标）   posNext

                             ↓_______________ ______↑

因为 pos 要被删掉了，我们需要把 posPrev 和 posNext 位置的两个节点互相缝合起来：

posPrev->next = posNext; 
posNext->prev = posPrev;

② 最后删除 pos 位置的结点，释放并置空。

0x06 尾插头插 / 尾删头删

📚 插入和删除都写好了，头插尾插和头删尾删直接复用就能轻松解决！

💬 DList.c

尾插（DLNodePushBack）

void DLNodePushBack(DLNode* pHead, DListNodeDataType x) 
    // 思路草图：  pHead   ...   end  (x)
    //            posPrev(end) <->  new_node(待插目标) <->  pos(pHead)
    assert(pHead);
    DLNodeInsert(pHead, x);

🔑 解读：直接调用插入接口即可。因为尾插要找到最后一个结点，所以我们传入 pHead 让它作为 pos，这样就能找到 posPrev，posPrev 就是最后一个节点。思路草图如下：

pHead   ...   end  (x)

posPrev(end) <->  new_node(待插目标) <->  pos(pHead)

头插（DLNodePushFront）

void DLNodePushFront(DLNode* pHead, DListNodeDataType x) 
    // 思路草图：  pHead     pHeadNext
    //            posPrev(pHead) <->  new_node(待插目标) <->  pos(pHeadNext)
    assert(pHead);
    DLNodeInsert(pHead->next, x);

🔑 解读：因为头结点是哨兵位，存得不是有效数据，所以它的头插要在哨兵位后面（即第一个有效数据前）。思路草图如下：

pHead     pHeadNext

posPrev(pHead) <->  new_node(待插目标) <->  pos(pHeadNext)

尾删（DLNodePopBack）

void DLNodePopBack(DLNode* pHead) 
    // 思路草图： pHead ... pos
    // 思路草图：  posPrev(endPrev)   pos(end / 待删目标）   posNext(pHead)
    //               ↓__________________________________________↑
    assert(pHead);
    DLNodeDelete(pHead->prev);

🔑 解读：尾删，默认删除的是 pos 位置的结点。所以我们直接传入要删除的结点即可。找到最后一个结点很简单，直接 pHead->prev 就是最后一个节点了，这就是结构的优势（而不像普通单链表要遍历链表找到尾指针）。思路草图如下：

pHead ... pos

posPrev(endPrev)   pos(end / 待删目标）   posNext(pHead)

   ↓_____________________________________↑

头删（DLNodePopFront）

void DLNodePopFront(DLNode* pHead) 
    // 思路草图： pHead  pos
    // 思路草图：  posPrev(pHead)   pos(pHead->next / 待删目标）   posNext(pHead->next->next)
    //               ↓_______________________________________________↑
    assert(pHead);
    DLNodeDelete(pHead->next);

🔑 解读：头删，删除第一个有效节点，传入 pHead->next 即可。思路草图如下：

pHead  pos

posPrev(pHead)   pos(pHead->next / 待删目标）   posNext(pHead->next->next)

     ↓________________________________________↑

二、完整代码

💬 DList.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>

typedef int DListNodeDataType;
typedef struct DoubleListNode 
    DListNodeDataType data;  // 用来存放结点的数据
    struct DoubleListNode* next;  // 指向后继节点的指针
    struct DoubleListNode* prev;  // 指向前驱节点的指针
 DLNode;  // 重命名为DLNode

DLNode* DLNodeInit();
void DLNodeDestroy(DLNode* pHead);
void DLNodePrint(DLNode* pHead);
DLNode* DLNodeFind(DLNode* pHead, DListNodeDataType x);

void DLNodeInsert(DLNode* pos, DListNodeDataType x);
void DLNodeDelete(DLNode* pos);

void DLNodePushBack(DLNode* pHead, DListNodeDataType x);
void DLNodePushFront(DLNode* pHead, DListNodeDataType x);
void DLNodePopBack(DLNode* pHead);
void DLNodePopFront(DLNode* pHead);

💬 DList.c

#include "DList.h"

DLNode* DLNodeInit() 
    DLNode* pHead = (DLNode*)malloc(sizeof(DLNode)); // 创建哨兵位头结点
    pHead->next = pHead->prev = pHead; // 让next和prev一开始都默认指向pHead
    return pHead; // 将phead作为结果返回


void DLNodeDestroy(DLNode* pHead) 
    assert(pHead); // 防止pHead为空
    DLNode* cursor = pHead->next; // 因为pHead存的不是有效数据，所以要从pHead的下一个结点开始
    while (cursor != pHead)   // 碰到哨兵位说明遍历完一遍了
        DLNode* next = cursor->next;  // 记录，防止free掉后cursor动不了
        free(cursor);  // 释放 cursor 当前指向的结点
        cursor = next;  // 让cursor继续往后走
    
    free(pHead); // 干掉掉哨兵
    pHead = NULL; // 置空防野指针


void DLNodePrint(DLNode* pHead) 
    assert(pHead);
    DLNode* cursor = pHead->next; // 因为pHead存的不是有效数据，所以要从pHead的下一个结点开始
    while (cursor != pHead)   // 碰到哨兵位说明遍历完一遍了
        printf("%d", cursor->data); // 打印 cursor 当前指向的节点的数据
        cursor = cursor->next; // 让cursor继续往后走
    
    printf("\\n"); // 换行


DLNode* DLNodeFind(DLNode* pHead, DListNodeDataType x) 
    assert(pHead != NULL);
    DLNode* cursor = pHead->next;
    while (cursor != NULL) 
        if (cursor->data == x) 
            return cursor;    
         else 
            cursor = cursor->next;
        
    
    return NULL;


DLNode* CreateNewNode(DListNodeDataType x) 
    DLNode* new_node = (DLNode*)malloc(sizeof(DLNode)); // 创建新结点，给一块DLNode大小的空间
    if(new_node == NULL)   // 检查malloc
        printf("malloc failed!\\n");
        exit(-1);
    
    new_node->data = x;  // 放置数据
    new_node->next = new_node->prev = NULL;  // 默认置为空
    return new_node;


void DLNodeInsert(DLNode* pos, DListNodeDataType x) 
    // 思路草图： posPrev <->  new_node(待插目标) <->  pos
    assert(pos);
    DLNode* new_node = CreateNewNode(x); // 创建新节点
    DLNode* posPrev = pos->prev; // 创建pos的前驱指针
    // 把它们相互链接起来
    posPrev->next = new_node;
    new_node->prev = posPrev;
    new_node->next = pos;
    pos->prev = new_node;


void DLNodeDelete(DLNode* pos) 
    // 思路草图：  posPrev   pos(待删目标）   posNext
    //               ↓_________________________↑
    assert(pos);
    DLNode* posPrev = pos->prev;
    DLNode* posNext = pos->next;
    // 把他们互相缝合起来
    posPrev->next = posNext; 
    posNext->prev = posPrev;
    // 删除pos位置的结点（释放并置空）
    free(pos);
    pos = NULL;


void DLNodePushBack(DLNode* pHead, DListNodeDataType x) 
    // 思路草图：  pHead   ...   end  (x)
    //            posPrev(end) <->  new_node(待插目标) <->  pos(pHead)
    assert(pHead);
    DLNodeInsert(pHead, x);


void DLNodePushFront(DLNode* pHead, DListNodeDataType x) 
    // 思路草图：  pHead     pHeadNext
    //            posPrev(pHead) <->  new_node(待插目标) <->  pos(pHeadNext)
    assert(pHead);
    DLNodeInsert(pHead->next, x);


void DLNodePopBack(DLNode* pHead) 
    // 思路草图： pHead ... pos
    // 思路草图：  posPrev(endPrev)   pos(end / 待删目标）   posNext(pHead)
    //               ↓__________________________________________↑
    assert(pHead);
    DLNodeDelete(pHead->prev);


void DLNodePopFront(DLNode* pHead) 
    // 思路草图： pHead  pos
    // 思路草图：  posPrev(pHead)   pos(pHead->next / 待删目标）   posNext(pHead->next->next)
    //               ↓_______________________________________________↑
    assert(pHead);
    DLNodeDelete(pHead->next);

参考资料：

Microsoft. MSDN(Microsoft Developer Network)[EB/OL]. []. .

百度百科[EB/OL]. []. https://baike.baidu.com/.

声明：本章的 DoubleListNode 源代码参考自C++的STL库

📌 笔者：王亦优

📃 更新： 2021.12.9

❌ 勘误： 无

📜 声明： 由于作者水平有限，本文有错误和不准确之处在所难免，本人也很想知道这些错误，恳望读者批评指正！

以上是关于数据结构-如何用二叉树实现hash表（C语言）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

用C语言编写程序，创建一个二叉树的二叉链表结构，然后输出从根结点到所有叶子结点的路径。

如何用 JS 实现二叉堆

如何用表（html）表示二叉树？

二叉树的基本操作 C语言版的

数据结构C语言二叉树

请问如何用随机函数生成二叉树，并遍历？