哈希表系列：初探哈希，c语言实现

最初在阅读数据结构书籍时没有仔细看过哈希，潜意识认为太难了，应该用不到吧~但是，最近关注哈希表的原因是我在刷Leedcode时，有道题Two sum可以用哈希表求解，利用哈希特性“将庞大的数据进行压缩”，这就是哈希在处理大数据时的优势。

1、哈希表基本概念

哈希表（Hash table，又叫散列表），是根据关键码值而直接进行访问的数据结构。我在这里将其抽象为“数组+链表”的复合结构，所以在对哈希表进行建模的时候显得有些复杂。为什么哈希表能够提高查找的速度？我理解为1）它采纳了数组下标“快速访问”的特点，利用哈希函数对关键码值进行转换，来快速定位到具体位置，而不需要像链表那样从头结点开始一个个结点的遍历去查找；2）对数据进行了层次的划分。即哈希表的大小决定划分为多少层次。通过划分，有效减少了数据查找的量，加快了访问速度。

对哈希其他概念，这里不一一介绍，可以参照链接：点击打开链接。

接下来，主要介绍哈希表的实现。由于实现形式多样，这里重点介绍链地址法，哈希函数采用“除余法”。

链地址法的哈希表：






图片引自点击打开链接

2、哈希表的实现文件：

<span style="font-size:14px;">#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <iostream>

using namespace  std;

typedef struct _node
{

char *name;
char *desc;
struct _node *next;
}node;

#define  HASHSIZE 101
#define  max 20
static node *hashtab[HASHSIZE];//全局变量

void initia_hash()
{

for (int i=0; i<HASHSIZE; i++)
{
hashtab[i]=NULL;//将哈希表头指针至空
}
}

unsigned int c_hash(char *s)
{

unsigned int hi;
for (hi=0; *s!='\0';s++)
{
hi=*s+hi*31;
}
return hi%HASHSIZE;
}

node* search_hash(char *s)
{

unsigned int hi=c_hash(s);
node *p=hashtab[hi];

for(; p!=NULL; p=p->next)
{
if(!strcmp(p->name,s))
{
return p;
}
}
return NULL;
}

char* get_desc_pointer(char *c_name)
{

node *p=search_hash(c_name);

if(NULL==p)
{
return NULL;
}
else
{

return p->desc;
}
}

int create_hash_table(char *name,char *desc)
{

unsigned int hi=0;
node *p;

if( (p=search_hash(name))==NULL )
{
hi=c_hash(name);
p=(node *)malloc(sizeof(node));
if(p==NULL)
{
return 0;
}
p->next=NULL;
p->name=(char *)malloc(max*sizeof(char));
if (p->name==NULL)
{
return 0;
}
strcpy(p->name,name);

hashtab[hi]=p;

}
else
{

free(p->desc);
}

p->desc=(char *)malloc(max*sizeof(char));
if(p->desc==NULL)
{
return 0;
}
strcpy(p->desc,desc);
return 1;
}

void display_hash()
{
node *p;
for(int i=0; i<HASHSIZE; i++)
{
if(hashtab[i]!=NULL)
{
p=hashtab[i];
printf("( ");
for(; p!=NULL; p=p->next)
{
printf("%s %s",p->name,p->desc);
}
printf(" )\n");
}
else
{

printf("( )\n");
}
}

}

void delete_hash()
{

node *p, *t;

for(int i=0; i<HASHSIZE; i++)
{
if(hashtab[i]!=NULL)
{
for(p=hashtab[i]; p!=NULL; )
{
t=p->next;
free(p->name);
free(p->desc);

free(p);
p=NULL;
p=t;
}
}
}
}

int main()
{

char *name[]={"name","address","phone","k101","k102"};
char *desc[]={"LWJ","NINGBO","588222","value1","value2"};

initia_hash();

for(int i=0; i<5; i++)
{
if(create_hash_table(name[i],desc[i]))
{
continue;
}
else
{
cout<<"fail to create hash table\n";
}
}
//	display_hash();

cout<<"done\n";
cout<<"To see if we are wrong  ";
if(get_desc_pointer(name[4])!=NULL)
{
printf("k102 is %s\n",get_desc_pointer(name[4]));
}
else
{
cout<<"something wrong in function get_desc_pointer\n";
}
//	printf("k102 is %s\n",get_desc_pointer("k102"));

create_hash_table("phone","13686888888");

printf("if we are right ,we should see %s and %s\n",get_desc_pointer("k101"), get_desc_pointer("phone"));

delete_hash();

return 1;
}</span>

程序结果：

3、哈希表的改进

仔细观察上面，发现哈希表只有头结点，难道不能往链表后继续添加元素吗？

这里，本来想使拥有相同的哈希值的键值（key）用相同的链表链接。因为不同的字符串，经过哈希函数转换哈希值可能不同。所以为了简化问题，方便映射到相同的位置，采用相同的字符串进行实验。实验结果显示，最后相同的键值被成功构造成链表。

对上面程序进行稍微的改动，修改的函数如下。(记的屏蔽函数get_desc_pointer)

<span style="font-size:14px;">node* search_hash(char *s)
{

unsigned int hi=c_hash(s);
node *p=hashtab[hi];

for(; p!=NULL; p=p->next)
{
if (p->next==NULL)
{
return p;
}
}
return NULL;
}</span>

说明：对字符串进行映射，若是新的字符串则return null, 否则返回相同哈希值的链表的最后一个结点。

<span style="font-size:14px;">int create_hash_table(char *name,char *desc)
{

unsigned int hi=0;
node *p;
node *t;
if( (p=search_hash(name))==NULL )
{
hi=c_hash(name);
p=(node *)malloc(sizeof(node));
if(p==NULL)
{
return 0;
}
p->next=NULL;
p->name=(char *)malloc(max*sizeof(char));
if (p->name==NULL)
{
return 0;
}
strcpy(p->name,name);

p->desc=(char *)malloc(max*sizeof(char));
if(p->desc==NULL)
{
return 0;
}
strcpy(p->desc,desc);

hashtab[hi]=p;

}
else
{   //to add others in list having the same hash value

t=(node *)malloc(sizeof(node));
if(t==NULL)
{
return 0;
}
t->next=NULL;
t->name=(char *)malloc(max*sizeof(char));
if (t->name==NULL)
{
return 0;
}
strcpy(t->name,name);

t->desc=(char *)malloc(max*sizeof(char));
if(t->desc==NULL)
{
return 0;
}
strcpy(t->desc,desc);

//connect to node
p->next=t;
}

return 1;
}</span>

测试主函数：

<span style="font-size:14px;">int main()
{

char *name[]={"name","address","phone","k101","k102"};
char *desc[]={"LWJ","NINGBO","588239","value1","value2"};

initia_hash();

for(int i=0; i<5; i++)
{
if(create_hash_table(name[i],desc[i]))
{
continue;
}
else
{
cout<<"fail to create hash table\n";
}
}
display_hash();

create_hash_table("phone","13686888888");
create_hash_table("phone","15077890253");
create_hash_table("name","SunZhongShan");

display_hash();

delete_hash();

return 1;
}</span>

实验结果：

4、结论

这只是我对哈希表一点理解与认识，并作了对比实验记录与此，希望对希望了解哈希表的有所帮助。在此，顺便记录编程中的错误：if（p=NULL），最好写成if（NULL==p），易于查错，因为不然出现莫名的错误，耗时和让人崩溃。今天是端午节，时间2015.6.20，继续坚持，记录想法的美好瞬间。

奔跑吧~man！