哈希表

原文：http://wenku.baidu.com/view/52208b10cc7931b765ce155f.html

/*
    数据结构C语言版 哈希表
    P259
    编译环境：Dev-C++ 4.9.9.2
    日期：2011年2月15日
*/

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

#define NULLKEY 0    // 0为无记录标志
#define N 10        // 数据元素个数

typedef int KeyType;// 设关键字域为整型

typedef struct
{
    KeyType key;
    int ord;
}ElemType; // 数据元素类型

// 开放定址哈希表的存储结构
int hashsize[]={11,19,29,37}; // 哈希表容量递增表，一个合适的素数序列
int m=0; // 哈希表表长，全局变量

typedef struct
{
    ElemType *elem; // 数据元素存储基址，动态分配数组
    int count; // 当前数据元素个数
    int sizeindex; // hashsize[sizeindex]为当前容量
}HashTable;

#define SUCCESS 1
#define UNSUCCESS 0
#define DUPLICATE -1


// 构造一个空的哈希表
int InitHashTable(HashTable *H)
{ 
    int i;
    (*H).count=0; // 当前元素个数为0
    (*H).sizeindex=0; // 初始存储容量为hashsize[0]
    m=hashsize[0];
    (*H).elem=(ElemType*)malloc(m*sizeof(ElemType));
    if(!(*H).elem)
        exit(0); // 存储分配失败
    for(i=0;i<m;i++)
        (*H).elem[i].key=NULLKEY; // 未填记录的标志
   
    return 1;
}

//  销毁哈希表H
void DestroyHashTable(HashTable *H)
{
    free((*H).elem);
    (*H).elem=NULL;
    (*H).count=0;
    (*H).sizeindex=0;
}

// 一个简单的哈希函数(m为表长，全局变量)
unsigned Hash(KeyType K)
{
    return K%m;
}

// 开放定址法处理冲突
void collision(int *p,int d) // 线性探测再散列
{ 
    *p=(*p+d)%m;
}

// 算法9.17
// 在开放定址哈希表H中查找关键码为K的元素,若查找成功,以p指示待查数据
// 元素在表中位置,并返回SUCCESS;否则,以p指示插入位置,并返回UNSUCCESS
// c用以计冲突次数，其初值置零，供建表插入时参考。
int SearchHash(HashTable H,KeyType K,int *p,int *c)
{
    *p=Hash(K); // 求得哈希地址
    while(H.elem[*p].key!=NULLKEY&&!(K == H.elem[*p].key))
    {
        // 该位置中填有记录．并且关键字不相等
        (*c)++;
        if(*c<m)
            collision(p,*c); // 求得下一探查地址p
        else
            break;
    }
    if (K == H.elem[*p].key)
        return SUCCESS; // 查找成功，p返回待查数据元素位置
    else
        return UNSUCCESS; // 查找不成功(H.elem[p].key==NULLKEY)，p返回的是插入位置
}

int InsertHash(HashTable *,ElemType); // 对函数的声明

// 重建哈希表
void RecreateHashTable(HashTable *H) // 重建哈希表
{
    int i,count=(*H).count;
    ElemType *p,*elem=(ElemType*)malloc(count*sizeof(ElemType));
    p=elem;
    printf("重建哈希表\n");
    for(i=0;i<m;i++) // 保存原有的数据到elem中
        if(((*H).elem+i)->key!=NULLKEY) // 该单元有数据
            *p++=*((*H).elem+i);
    (*H).count=0;
    (*H).sizeindex++; // 增大存储容量
    m=hashsize[(*H).sizeindex];
    p=(ElemType*)realloc((*H).elem,m*sizeof(ElemType));
    if(!p)
        exit(0); // 存储分配失败
    (*H).elem=p;
    for(i=0;i<m;i++)
        (*H).elem[i].key=NULLKEY; // 未填记录的标志(初始化)
    for(p=elem;p<elem+count;p++) // 将原有的数据按照新的表长插入到重建的哈希表中
        InsertHash(H,*p);
}

// 算法9.18
// 查找不成功时插入数据元素e到开放定址哈希表H中，并返回1；
// 若冲突次数过大，则重建哈希表。
int InsertHash(HashTable *H,ElemType e)
{
    int c,p;
    c=0;
    if(SearchHash(*H,e.key,&p,&c)) // 表中已有与e有相同关键字的元素
        return DUPLICATE;
    else if(c<hashsize[(*H).sizeindex]/2) // 冲突次数c未达到上限,(c的阀值可调)
    {
        // 插入e
        (*H).elem[p]=e;
        ++(*H).count;
        return 1;
    }
    else
        RecreateHashTable(H); // 重建哈希表
   
    return 0;
}

// 按哈希地址的顺序遍历哈希表
void TraverseHash(HashTable H,void(*Vi)(int,ElemType))
{ 
    int i;
    printf("哈希地址0～%d\n",m-1);
    for(i=0;i<m;i++)
        if(H.elem[i].key!=NULLKEY) // 有数据
            Vi(i,H.elem[i]);
}

// 在开放定址哈希表H中查找关键码为K的元素,若查找成功,以p指示待查数据
// 元素在表中位置,并返回SUCCESS;否则,返回UNSUCCESS
int Find(HashTable H,KeyType K,int *p)
{
    int c=0;
    *p=Hash(K); // 求得哈希地址
    while(H.elem[*p].key!=NULLKEY&&!(K == H.elem[*p].key))
    { // 该位置中填有记录．并且关键字不相等
        c++;
        if(c<m)
            collision(p,c); // 求得下一探查地址p
        else
            return UNSUCCESS; // 查找不成功(H.elem[p].key==NULLKEY)
    }
    if (K == H.elem[*p].key)
        return SUCCESS; // 查找成功，p返回待查数据元素位置
    else
        return UNSUCCESS; // 查找不成功(H.elem[p].key==NULLKEY)
}


void print(int p,ElemType r)
{
    printf("address=%d (%d,%d)\n",p,r.key,r.ord);
}

int main()
{
    ElemType r[N] = {
        {17,1},{60,2},{29,3},{38,4},{1,5},
        {2,6},{3,7},{4,8},{60,9},{13,10}
    };
    HashTable h;
    int i, j, p;
    KeyType k;
   
    InitHashTable(&h);
    for(i=0;i<N-1;i++)
    {
        // 插入前N-1个记录
        j=InsertHash(&h,r[i]);
        if(j==DUPLICATE)
            printf("表中已有关键字为%d的记录，无法再插入记录(%d,%d)\n",
                r[i].key,r[i].key,r[i].ord);
    }
    printf("按哈希地址的顺序遍历哈希表:\n");
    TraverseHash(h,print);
    printf("请输入待查找记录的关键字: ");
    scanf("%d",&k);
    j=Find(h,k,&p);
    if(j==SUCCESS)
        print(p,h.elem[p]);
    else
        printf("没找到\n");
    j=InsertHash(&h,r[i]); // 插入第N个记录
    if(j==0) // 重建哈希表
        j=InsertHash(&h,r[i]); // 重建哈希表后重新插入第N个记录
    printf("按哈希地址的顺序遍历重建后的哈希表:\n");
    TraverseHash(h,print);
    printf("请输入待查找记录的关键字: ");
    scanf("%d",&k);
    j=Find(h,k,&p);
    if(j==SUCCESS)
        print(p,h.elem[p]);
    else
        printf("没找到\n");
    DestroyHashTable(&h);
   
    system("pause");
    return 0;
}

/*
输出效果：

表中已有关键字为60的记录，无法再插入记录(60,9)
按哈希地址的顺序遍历哈希表:
哈希地址0～10
address=1 (1,5)
address=2 (2,6)
address=3 (3,7)
address=4 (4,8)
address=5 (60,2)
address=6 (17,1)
address=7 (29,3)
address=8 (38,4)
请输入待查找记录的关键字: 17
address=6 (17,1)
重建哈希表
按哈希地址的顺序遍历重建后的哈希表:
哈希地址0～18
address=0 (38,4)
address=1 (1,5)
address=2 (2,6)
address=3 (3,7)
address=4 (4,8)
address=6 (60,2)
address=10 (29,3)
address=13 (13,10)
address=17 (17,1)
请输入待查找记录的关键字: 13
address=13 (13,10)
请按任意键继续. . .

*/