C++基础语法梳理：数据结构丨哈希表

Posted 2021-10-07 一起学编程

本期是C++基础语法分享的第十二节，今天给大家来分享一下哈希表！

 

哈希表

HashTable.cpp：

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

#define SUCCESS 1
#define UNSUCCESS 0
#define OVERFLOW -1
#define OK 1
#define ERROR -1
#define MAXNUM 9999		// 用于初始化哈希表的记录 key

typedef int Status;
typedef int KeyType;

// 哈希表中的记录类型
typedef struct {
	KeyType key;
}RcdType;

// 哈希表类型
typedef struct {
	RcdType *rcd;
	int size;
	int count;
	int *tag;
}HashTable;

// 哈希表每次重建增长后的大小
int hashsize[] = { 11, 31, 61, 127, 251, 503 };
int index = 0;

// 初始哈希表
Status InitHashTable(HashTable &H, int size) {
	int i;
	H.rcd = (RcdType *)malloc(sizeof(RcdType)*size);
	H.tag = (int *)malloc(sizeof(int)*size);
	if (NULL == H.rcd || NULL == H.tag) return OVERFLOW;
	KeyType maxNum = MAXNUM;
	for (i = 0; i < size; i++) {
		H.tag[i] = 0;
		H.rcd[i].key = maxNum;
	}
	H.size = size;
	H.count = 0;
	return OK;
}

// 哈希函数：除留余数法
int Hash(KeyType key, int m) {
	return (3 * key) % m;
}

// 处理哈希冲突：线性探测
void collision(int &p, int m) {
	p = (p + 1) % m;
}

// 在哈希表中查询
Status SearchHash(HashTable H, KeyType key, int &p, int &c) {
	p = Hash(key, H.size);
	int h = p;
	c = 0;
	while ((1 == H.tag[p] && H.rcd[p].key != key) || -1 == H.tag[p]) {
		collision(p, H.size);  c++;
	}

	if (1 == H.tag[p] && key == H.rcd[p].key) return SUCCESS;
	else return UNSUCCESS;
}

//打印哈希表
void printHash(HashTable H)
{
	int  i;
	printf("key : ");
	for (i = 0; i < H.size; i++)
		printf("%3d ", H.rcd[i].key);
	printf("\\n");
	printf("tag : ");
	for (i = 0; i < H.size; i++)
		printf("%3d ", H.tag[i]);
	printf("\\n\\n");
}

// 函数声明：插入哈希表
Status InsertHash(HashTable &H, KeyType key);

// 重建哈希表
Status recreateHash(HashTable &H) {
	RcdType *orcd;
	int *otag, osize, i;
	orcd = H.rcd;
	otag = H.tag;
	osize = H.size;

	InitHashTable(H, hashsize[index++]);
	//把所有元素，按照新哈希函数放到新表中
	for (i = 0; i < osize; i++) {
		if (1 == otag[i]) {
			InsertHash(H, orcd[i].key);
		}
	}
	return OK;
}

// 插入哈希表
Status InsertHash(HashTable &H, KeyType key) {
	int p, c;
	if (UNSUCCESS == SearchHash(H, key, p, c)) { //没有相同key
		if (c*1.0 / H.size < 0.5) { //冲突次数未达到上线
			//插入代码
			H.rcd[p].key = key;
			H.tag[p] = 1;
			H.count++;
			return SUCCESS;
		}
		else recreateHash(H); //重构哈希表 
	}
	return UNSUCCESS;
}

// 删除哈希表
Status DeleteHash(HashTable &H, KeyType key) {
	int p, c;
	if (SUCCESS == SearchHash(H, key, p, c)) {
		//删除代码
		H.tag[p] = -1;
		H.count--;
		return SUCCESS;
	}
	else return UNSUCCESS;
}

int main()
{
	printf("-----哈希表-----\\n");
	HashTable H;
	int i;
	int size = 11;
	KeyType array[8] = { 22, 41, 53, 46, 30, 13, 12, 67 };
	KeyType key;

	//初始化哈希表
	printf("初始化哈希表\\n");
	if (SUCCESS == InitHashTable(H, hashsize[index++])) printf("初始化成功\\n");

	//插入哈希表
	printf("插入哈希表\\n");
	for (i = 0; i <= 7; i++) {
		key = array[i];
		InsertHash(H, key);
		printHash(H);
	}

	//删除哈希表
	printf("删除哈希表中key为12的元素\\n");
	int p, c;
	if (SUCCESS == DeleteHash(H, 12)) {
		printf("删除成功，此时哈希表为：\\n");
		printHash(H);
	}

	//查询哈希表
	printf("查询哈希表中key为67的元素\\n");
	if (SUCCESS == SearchHash(H, 67, p, c)) printf("查询成功\\n");

	//再次插入，测试哈希表的重建
	printf("再次插入，测试哈希表的重建：\\n");
	KeyType array1[8] = { 27, 47, 57, 47, 37, 17, 93, 67 };
	for (i = 0; i <= 7; i++) {
		key = array1[i];
		InsertHash(H, key);
		printHash(H);
	}

	getchar();
	return 0;
}

概念

哈希函数：H(key): K -> D , key ∈ K

构造方法

直接定址法

除留余数法

数字分析法

折叠法

平方取中法

冲突处理方法

链地址法：key 相同的用单链表链接

开放定址法：

（1）线性探测法：key 相同 -> 放到 key 的下一个位置，Hi = (H(key) + i) % m

（2）二次探测法：key 相同 -> 放到 Di = 1^2, -1^2, ..., ±（k)^2,(k<=m/2）

（3）随机探测法：H = (H(key) + 伪随机数) % m

线性探测的哈希表数据结构

线性探测的哈希表数据结构和图片

typedef char KeyType;

typedef struct {
	KeyType key;
}RcdType;

typedef struct {
	RcdType *rcd;
	int size;
	int count;
	bool *tag;
}HashTable;

今天的分享就到这里了，大家要好好学C++哟~

写在最后：对于准备学习C/C++编程的小伙伴，如果你想更好的提升你的编程核心能力（内功）不妨从现在开始！

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