[译]C语言实现一个简易的Hash table

Posted 2020-08-18

上一章中，我们使用了双重Hash的技术来处理碰撞，并用了C语言实现，贲张我们将实现Hash表中的插入、搜索和删除接口。

实现接口

我们的hash函数将会实现如下的接口：

// hash_table.h
void ht_insert(ht_hash_table* ht, const char* key, const char* value);
char* ht_search(ht_hash_table* ht, const char* key);
void ht_delete(ht_hash_table* ht, const char* key);

Insert函数

在hash表中插入一条记录时，我们需要遍历整个hash表知道找到一个空的位置，然后执行插入并将hash表的大小加1。hash表中的count属性代表hash表的大小，在下一章缩放hash表大小中很有用：

void ht_insert(ht_hash_table* ht, const char* key, const char* value) {
    ht_item* item = ht_new_item(key, value);
    int index = ht_get_hash(item->key, ht->size, 0);
    ht_item* cur_item = ht->items[index];
    int i = 1;
    while(cur_item != NULL) {
        index = ht_get_hash(item->key, ht->size, i);
        cur_item = ht->items[index];
        ++i;
    }
    ht->items[index] = item;
    ht->count++;
}

Search函数

search和insert有点相似，但是在while循环中，我们会检查记录的key是否与我们正在搜索的key匹配。如果匹配，就会返回这条记录的value，没有匹配到就会返回NULL：

char* ht_search(ht_hash_table* ht, const char* key) {
        int index = ht_get_hash(key, ht->size, 0);
        ht_item* item = ht->items[index];
        int i = 1;
        while (item != NULL) {
            if (strcmp(item->key, key) == 0) {
                return item->value;
            }
            index = ht_get_hash(key, ht->size, i);
            item = ht->items[index];
            i++;
        } 
    return NULL;
}

delete函数

从开放的地址hash表中删除比插入或搜索更复杂，因为存在碰撞，我们希望删除的记录可能是碰撞链的一部分。从表中删除它会破坏该链，并且无法在链的尾部找到记录。要解决此问题，我们只需将其标记为已删除，而不是真的删除该记录。

我们将记录替换为指向全局哨兵的指针，再将其标记为已删除，该全局哨兵表示包含已删除的记录的bucket：

// hash_table.c
static ht_item HT_DELETED_ITEM = {NULL, NULL};

void ht_delete(ht_hash_table* ht, const char* key) {
    int index = ht_get_hash(key, ht->size, 0);
    ht_item* item = ht->items[index];
    int i = 1;
    while (item != NULL) {
        if (item != &HT_DELETED_ITEM) {
            if (strcmp(item->key, key) == 0) {
                ht_del_item(item);
                ht->items[index] = &HT_DELETED_ITEM;
            }
        }
        index = ht_get_hash(key, ht->size, i);
        item = ht->items[index];
        i++;
    } 
    ht->count--;
}

删除后，我们需要将hash表的count属性减1。

我们也需要修改下ht_insert和ht_search函数，当搜索时，我们需要忽略并跳过已删除的项，在已删除项的位置我们可以插入新的记录：

// hash_table.c
void ht_insert(ht_hash_table* ht, const char* key, const char* value) {
    // ...
    while (cur_item != NULL && cur_item != &HT_DELETED_ITEM) {
        // ...
    }
    // ...
}

char* ht_search(ht_hash_table* ht, const char* key) {
    // ...
    while (item != NULL) {
        if (item != &HT_DELETED_ITEM) { 
            if (strcmp(item->key, key) == 0) {
                return item->value;
            }
        }
        // ...
    }
    // ...
}

修改一下

我们的hash表现在还不支持更新key的值，如果我们插入两条相同key的记录，key将会冲突，第二条记录就会插入到下一个可用的位置，当使用key搜索时，我们会找到第一条记录，第二条记录就永远不会被找到，现在我们修改下ht_insert函数，在插入多条相同key的记录时，会删除之前的记录再插入新的记录：

// hash_table.c
void ht_insert(ht_hash_table* ht, const char* key, const char* value) {
    // ...
    while (cur_item != NULL) {
        if (cur_item != &HT_DELETED_ITEM) {
            if (strcmp(cur_item->key, key) == 0) {
                ht_del_item(cur_item);
                ht->items[index] = item;
                return;
            }
        }
        // ...
    } 
    // ...
}

上一章：处理碰撞
下一章：缩放Hash表大小

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原文地址：https://github.com/jamesroutley/write-a-hash-table/tree/master/05-methods