分类： C/C++
2007-03-23 16:57:52
数据结构：hash_map原理
这是一节让你深入理解hash_map的介绍，如果你只是想囫囵吞枣，不想理解其原理，你倒是可以略过这一节，但我还是建议你看看，多了解一些没有坏处。
hash_map基于hash table（哈希表）。哈希表最大的优点，就是把数据的存储和查找消耗的时间大大降低，几乎可以看成是常数时间；而代价仅仅是消耗比较多的内存。然而在当前可利用内存越来越多的情况下，用空间换时间的做法是值得的。另外，编码比较容易也是它的特点之一。
其基本原理是：使用一个下标范围比较大的数组来存储元素。可以设计一个函数（哈希函数，也叫做散列函数），使得每个元素的关键字都与一个函数值（即数组下标，hash值）相对应，于是用这个数组单元来存储这个元素；也可以简单的理解为，按照关键字为每一个元素“分类”，然后将这个元素存储在相应“类”所对应的地方，称为桶。
但是，不能够保证每个元素的关键字与函数值是一一对应的，因此极有可能出现对于不同的元素，却计算出了相同的函数值，这样就产生了“冲突”，换句话说，就是把不同的元素分在了相同的“类”之中。 总的来说，“直接定址”与“解决冲突”是哈希表的两大特点。
hash_map，首先分配一大片内存，形成许多桶。是利用hash函数，对key进行映射到不同区域（桶）进行保存。其插入过程是：
1. 得到key
2. 通过hash函数得到hash值
3. 得到桶号(一般都为hash值对桶数求模)
4. 存放key和value在桶内。
其取值过程是:
1. 得到key
2. 通过hash函数得到hash值
3. 得到桶号(一般都为hash值对桶数求模)
4. 比较桶的内部元素是否与key相等，若都不相等，则没有找到。
5. 取出相等的记录的value。
hash_map中直接地址用hash函数生成，解决冲突，用比较函数解决。这里可以看出，如果每个桶内部只有一个元素，那么查找的时候只有一次比较。当许多桶内没有值时，许多查询就会更快了(指查不到的时候).
由此可见，要实现哈希表, 和用户相关的是：hash函数和比较函数。这两个参数刚好是我们在使用hash_map时需要指定的参数。
来源:
/**PROGRAM :哈希表的综合操作 **/
/**CONTENT :Insert,Search,Deltet **/
/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **/
#include
#include
#include
#define MAXSIZE 30 /*哈希表的最大容量，与所采用的哈希函数有关*/
typedef enum{False,True} BOOL;
typedef enum{NULLKEY,HAVEKEY,DELKEY} HAVEORNOT;
/*哈希表元素的三种状态，没有记录、有记录、有过记录但已被删除*/
typedef struct /*定义哈希表的结构*/
{
int elem[MAXSIZE]; /* 数据元素体 */
HAVEORNOT elemflag[MAXSIZE]; /*元素状态标志，没有记录、有记录、有过记录但已被删除*/
int count; /*哈希表中当前元素的个数 */
}HashTable;
typedef struct
{int keynum; /*记录的数据域，只有关键字一项*/
}Record;
void InitialHash(HashTable*); /*初始化哈希表*/
void CreateHash(HashTable*);/* 根据从键盘上输入的一系列整数建立哈希表 */
void PrintHash(HashTable); /*显示哈希表中的所有元素*/
BOOL SearchHash(HashTable,int,int*); /*在哈希表中查找元素*/
BOOL InsertHash(HashTable*,Record); /*在哈希表中插入元素*/
BOOL DeleteHash(HashTable*,Record); /*在哈希表中删除元素*/
int Hash(int); /*哈希函数*/
void main()
{
HashTable H; /*声明哈希表H*/
char ch,j='y';
int position;
Record R;
BOOL temp;
//textbackground(3); /*设定屏幕颜色*/
//textcolor(15);
//clrscr();
InitialHash(&H);
CreateHash(&H);
/*-------------------------程序说明-------------------------------*/
printf("This program will show how to operate to a HashTable.\n");
printf("You can display all elems,search a elem,\ninsert a elem,delete a elem.\n");
/*----------------------------------------------------------------*/
while(j!='n')
{
printf("1.display\n");
printf("2.search\n");
printf("3.insert\n");
printf("4.delete\n");
printf("5.exit\n");
scanf(" %c",&ch); /*输入操作选项*/
switch(ch)
{
case '1':if(H.count) PrintHash(H); /*哈希表不空*/
else printf("The HashTable has no elem!\n");
break;
case '2':if(!H.count) printf("The HashTable has no elem!\n"); /*哈希表空*/
else
{printf("Please input the keynum(int) of the elem to search:");
scanf("%d",&R.keynum); /*输入待查记录的关键字*/
temp=SearchHash(H,R.keynum,&position);
/*temp=True:记录查找成功；temp=False:没有找到待查记录*/
if(temp) printf("The position of the elem is %d\n",position);
else printf("The elem isn't exist!\n");
}
break;
case '3':if(H.count==MAXSIZE) /*哈希表已满*/
{printf("The HashTable is full!\n");
break;
}
printf("Please input the elem(int) to insert:");
scanf("%d",&R.keynum); /*输入要插入的记录*/
temp=InsertHash(&H,R);
/*temp=True:记录插入成功；temp=False:已存在关键字相同的记录*/
if(temp) printf("Sucess to insert the elem!\n");
else printf("Fail to insert the elem.The same elem has been exist!\n");
break;
case '4':printf("Please input the keynum of the elem(int) to delet:");
scanf("%d",&R.keynum); /*输入要删除记录的关键字*/
temp=DeleteHash(&H,R);
/*temp=True:记录删除成功；temp=False:待删记录不存在 */
if(temp) printf("Sucess to delete the elem!\n");
else printf("The elem isn't exist in the HashTable!\n");
break;
default: j='n';
}
}
printf("The program is over!\nPress any key to shut off the window!\n");
getchar();
}
void InitialHash(HashTable *H)
{/*哈希表初始化*/
int i;
(*H).count=0;
for(i=0;i
}
void CreateHash(HashTable *H)
{/* 根据从键盘上输入的一系列整数（不超过12个，以-1结束）建立哈希表 */
Record e;
printf("请输入的一系列整数(不超过12个，以-1结束)以建立哈希表:\n");
scanf("%d",&e.keynum);
while(e.keynum!=-1)
if(InsertHash(H,e)) scanf("%d",&e.keynum);
else
{printf("请输入不重复的数据！");
return;
}
}
void PrintHash(HashTable H)
{ /*显示哈希表所有元素及其所在位置*/
int i;
for(i=0;i
if(H.elemflag[i]==HAVEKEY) /*只显示标志为HAVEKEY(存放有记录)的元素*/
printf("%-4d",i);
printf("\n");
for(i=0;i
if(H.elemflag[i]==HAVEKEY)
printf("%-4d",H.elem[i]);
printf("\ncount:%d\n",H.count); /*显示哈希表当前记录数*/
}
BOOL SearchHash(HashTable H,int k,int *p)
{/*在开放定址哈希表H中查找关键字为k的数据元素，若查找成功，以p指示
待查数据元素在表中的位置，并返回True；否则，以p指示插入位置，并
返回False*/
int p1;
p1=(*p)=Hash(k); /*求得哈希地址*/
while(H.elemflag[(*p)]==HAVEKEY&&k!=H.elem[(*p)])
/*该位置中填有记录并且关键字不相等*/
{
(*p)++; /*冲突处理方法：线性探测再散列*/
if((*p)>=MAXSIZE) (*p)=(*p)%MAXSIZE; /*循环搜索*/
if((*p)==p1) return False; /*整个表已搜索完，没有找到待查元素*/
}
if(k==H.elem[(*p)]&&H.elemflag[(*p)]==HAVEKEY) /*查找成功，p指示待查元素位置*/
return True;
else return False; /*查找不成功*/
}
BOOL InsertHash(HashTable *H,Record e)
{/*查找不成功时插入元素e到开放定址哈希表H中，并返回True，否则返回False*/
int p;
if(SearchHash((*H),e.keynum,&p)) /*表中已有与e有相同关键字的元素*/
return False;
else
{(*H).elemflag[p]=HAVEKEY; /*设置标志为HAVEKEY，表示该位置已有记录*/
(*H).elem[p]=e.keynum; /*插入记录*/
(*H).count++; /*哈希表当前长度加一 */
return True;
}
}
BOOL DeleteHash(HashTable *H,Record e)
{/*在查找成功时删除待删元素e，并返回True，否则返回False*/
int p;
if(!SearchHash((*H),e.keynum,&p)) /*表中不存在待删元素*/
return False;
else
{(*H).elemflag[p]=DELKEY; /*设置标志为DELKEY，表明该元素已被删除*/
(*H).count--; /*哈希表当前长度减一*/
return True;
}
}
int Hash(int kn)
{/*哈希函数：H(key)=key MOD 11*/
return (kn%11);
}
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