哈希表
C语言哈希表
【1】设计数据结构
（1）哈希表由一个结构体HashTable构成
（2）结构体HashTable由两个元素组成。其一为指针数组（链式存储元素）；其二为整型变量（记录元素个数）
（3）指针数组类型为HashNode *（哈希节点指针）
（4）结构体HashNode由数据域和指针域组成。数据域也是一种结构类型变量，指针域为一个同类型指针，为了实现链式存储。
（5）数据域结构体ElemType由关键码以及其他相关信息组成（在此程序里没有添加）
（6）拟定哈希表长度为13
【2】C语言表示数据结构
1 #define M 13
2 typedef int KeyType;
3 typedef struct
4 {
5 KeyType key;
6 //otherinfo;
7 }ElemType;
8 typedef struct _Node
9 {
10 ElemType data;
11 _Node *next;
12 }HashNode;
13 typedef struct
14 {
15 HashNode *table[M];
16 int len;
17 }HashTable;
【3】函数设计
在设计函数之前，让我们先理解一下基本的逻辑：
哈希表中存储的每个元素都有一个关键码，而每个关键码都可以通过与哈希表的总数取模（当然这个算法可以任意选择）得到一个索引，而索引就是该元素欲存入的“桶”标识。一个循环链表可以形象的理解为一只桶。
插入函数采用的前插入方式，删除函数就相当于链表的删除操作，关键仅仅在于对指针操作。
哈希函数可以有多种实现算法，在此采用取模法。
（1）哈希函数Hash，取模定位。实现代码如下：
1 //hash函数
2 int Hash(KeyType k)
3 {
4 return (k % M);
5 }
（2）初始化哈希表。元素分别置为空。实现代码如下：
1 void InitHash(HashTable &ht)
2 {
3 ht.len=0;
4 for(int i=0;i<M;++i)
5 {
6 ht.table[i]=NULL; //置空
7 }
8 }
（3）插入元素InsertHashTable（HashTable &ht,ElemType x）。引用传入哈希表对象，传入关键字。实现代码如下：
1 /*
2 *插入函数
3 */
4 void InsertHashTable(HashTable &ht,ElemType x)
5 {
6 //判断是否存在
7 int pos=SearchHash(ht,x);
8 if(pos == -1)
9 {
10 cout<<"已存在"<<endl;
11 return ;
12 }
13 //不存在的前提下：new一个新的节点
14 HashNode *s=new HashNode();
15 s->data=x;
16 //头部插入法
17 s->next =ht.table[pos];
18 ht.table[pos]=s;
19 //重置长度
20 ht.len+=1;
21 }
（4）在插入之前，我们先要确定关键字映射的索引。函数SearchHash实现这个需求。实现代码如下：
1 //查询关键码的pos
2 int SearchHash(HashTable &ht,ElemType x)
3 {
4 /*
5 *初始化
6 */
7 //首先定位
8 int pos=Hash(x.key);
9 HashNode *p=ht.table[pos];
10 /*
11 *循环遍历节点
12 */
13 while(p != NULL && p->data.key != x.key)
14 {
15 p=p->next;
16 }
17 /*
18 *处理结果
19 */
20 //没找到
21 if(p == NULL)
22 {
23 return pos;
24 }
25 //找到
26 else
27 {
28 return -1;
29 }
30 }
（5）在实现了添加元素之后，我们相应地考虑到删除元素。删除元素的前提是要找到元素所被存储的节点。于此函数Search实现该功能。返回欲删除元素的指针。实现代码如下：
1 HashNode *Search(HashTable &ht,ElemType x)
2 {
3 /*
4 *初始化
5 */
6 //定位
7 int pos=Hash(x.key);
8 HashNode *p=ht.table[pos];
9 /*
10 *循环
11 */
12 while(p != NULL && p->data.key !=x.key)
13 {
14 p=p->next;
15 }
16 /*
17 *结果处理
18 */
19 return p;
20 }
（6）删除函数RemoveHash(HashTable &ht,ElemType x)设计思想：
A.调用Hash函数确定元素的索引
B.依据索引定位元素链表的起点（即就是确定从那个指针数组索引进行遍历）
C.备用指针
D.循环遍历
E.结果处理。具体实现代码如下：
1 void RemoveHash(HashTable &ht,ElemType x)
2 {
3 /*
4 *初始化
5 */
6 int pos=Hash(x.key);
7 HashNode *q=ht.table[pos];
8 HashNode *p=NULL; //备用指针
9 /*
10 *循环遍历
11 */
12 while(q != NULL && q->data.key != x.key)
13 {
14 p=q;
15 q=q->next;
16 }
17 /*
18 *结果处理
19 */
20 //找到的是第一个结点
21 if(p == NULL && q != NULL)
22 {
23 ht.table[pos]=q->next;
24 ht.len-=1;
25 delete q;
26 }
27 //找到的是其他节点包括最后一个
28 if(p != NULL && q != NULL)
29 {
30 p->next=q->next;
31 ht.len-=1;
32 delete q;
33 }
34
35 }
【4】测试程序以及源程序代码
1 #include <iostream>
2 #include <malloc.h>
3 using namespace std;
4
5 //数据结构
6 #define M 13 //hash表的大小
7 typedef int KeyType; //关键字类型定义
8
9 //储存元素类型(结构体代表数据库的一行(即就是一个完整的个体))
10 typedef struct
11 {
12 KeyType key; //关键码类型：一般比如学号，身份证号
13 //otherinfo;
14 } ElemType;
15
16 //链表节点类型
17 typedef struct _Node
18 {
19 ElemType data; //元素变量
20 _Node* next; //指向下一个的指针
21 } HashNode;
22
23 //hash表结构
24 typedef struct
25 {
26 HashNode* table[M]; //节点指针(相当于链表头结点)
27 int len; //大小
28 } HashTable;
29
30 /*
31 *初始化hash
32 */
33 void InitHash(HashTable &ht)
34 {
35 ht.len = 0;
36 for (int i = 0; i < M; ++i)
37 {
38 ht.table[i] = NULL; //置空
39 }
40 }
41
42 //hash函数
43 int Hash(KeyType k)
44 {
45 return (k % M);
46 }
47
48 //查询关键码的pos是否存在
49 int SearchHash(HashTable &ht, ElemType x)
50 {
51 /*
52 *初始化
53 */
54 //首先定位
55 int pos = Hash(x.key);
56 HashNode *p = ht.table[pos];
57 /*
58 *循环遍历节点
59 */
60 while (p != NULL && p->data.key != x.key)
61 {
62 p = p->next;
63 }
64 /*
65 *处理结果
66 */
67 //没找到
68 if (NULL == p)
69 return pos;
70
71 return -1;
72 }
73 /*
74 *插入函数
75 */
76 void InsertHashTable(HashTable &ht, ElemType x)
77 {
78 //判断是否存在
79 int pos = SearchHash(ht, x);
80 if (-1 == pos)
81 {
82 cout << "已存在" << endl;
83 return;
84 }
85 //不存在的前提下：new一个新的节点
86 HashNode *s = new HashNode();
87 s->data = x;
88 //头部插入法
89 s->next = ht.table[pos];
90 ht.table[pos] = s;
91 //重置长度
92 ht.len += 1;
93 }
94 /*
95 *查询某元素的指针
96 */
97 HashNode *Search(HashTable &ht, ElemType x)
98 {
99 /*
100 *初始化
101 */
102 //定位
103 int pos = Hash(x.key);
104 HashNode *p = ht.table[pos];
105 /*
106 *循环
107 */
108 while (p != NULL && p->data.key != x.key)
109 {
110 p = p->next;
111 }
112 /*
113 *结果处理
114 */
115 return p;
116 }
117 /*
118 *删除元素
119 */
120 void RemoveHash(HashTable &ht, ElemType x)
121 {
122 /*
123 *初始化
124 */
125 int pos = Hash(x.key);
126 HashNode *q = ht.table[pos];
127 HashNode *p = NULL; //备用指针
128 /*
129 *循环遍历
130 */
131 while (q != NULL && q->data.key != x.key)
132 {
133 p = q;
134 q = q->next;
135 }
136 /*
137 *结果处理
138 */
139 //找到的是第一个结点
140 if (NULL == p && q != NULL)
141 {
142 ht.table[pos] = q->next;
143 ht.len -= 1;
144 delete q;
145 }
146 //找到的是其他节点包括最后一个
147 if (p != NULL && q != NULL)
148 {
149 p->next = q->next;
150 ht.len -= 1;
151 delete q;
152 }
153 }
154
155 void main()
156 {
157 cout << __FILE__ << endl;
158 cout << __LINE__ << endl;
159 cout << __TIME__ << endl;
160
161 ElemType ar[11] = {1, 14, 27, 12, 40, 34, 53, 65, 78, 9, 5,};
162 HashNode *p = NULL;
163 ElemType x;
164 HashTable ht;
165
166 InitHash(ht);
167 for (int i = 0; i < 11; ++i)
168 {
169 InsertHashTable(ht, ar[i]);
170 }
171 cout << "请输入查找关键码并以-1结束" << endl;
172 while (cin>>x.key, x.key != -1)
173 {
174 p = Search(ht, x);
175 if (NULL == p)
176 {
177 cout << "无此数据" << endl;
178 }
179 else
180 {
181 cout << "关键码地址："<< p << " " << "关键码值：" << p->data.key << endl;
182 }
183 }
184 cout <<"请输入删除的关键码" <<endl;
185 while (cin>>x.key, x.key != -1)
186 {
187 RemoveHash(ht, x);
188 }
189 }
【5】Demo总结
完成一个简单的程序之前，首先整理思路，把基本的逻辑思路想清楚，再开始一步一步地策划，一点一点的处理相应的功能需求，一次一次的重审自己的设计思路。
在所有的步骤大概都设计好以后，着手书写代码，实现相应地模块，或者说函数，进而完成整个程序。
最后测试自己的代码，是否达到了预期地要求，是否可以扩充，有没有多余的代码等。
本次程序学到了循环链表的基本操作以及哈希表的原理。
Good Good Study, Day Day Up.
顺序 选择 循环 坚持
