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数据结构5-哈希表

news 2025/8/9 12:23:19

一、哈希表

1、基本概念

1.1 哈希算法

将数据通过哈希算法映射成一个键值，存取都在同一位置实现数据的高效存储和查找，将时间复杂度尽可能降低至O(1)

1.2 哈希碰撞

多个数据通过哈希算法得到的键值相同，称为产生哈希碰撞

1.3 哈希表

是一种非常高效的数据结构，用于实现键值对（key-value）的存储与快速查找。它通过一种特殊的函数（称为哈希函数，Hash Function）将键（key）映射到一个固定大小的数组的某个索引位置，从而实现接近常数时间复杂度（O(1)）的数据存取

2、哈希表应用

2.1 题目

构建哈希表存放0-100之间的数据
哈希算法选择：将0 - 100之间的数据的个位作为键值

2.2 哈希表的实现

2.2.1 哈希表的创建

基本结构-如图所示

通过对哈希表概念的理解，转化为上图所示。对结构的创建如下：

1）分析：

首先建立一个二级指针数组，确保哈希表内的键值是连续的（0-9），能够确保任意数得到任意的键值便能够访问其对应的地址。其次创建链表存放数据。

2）代码实现：

#define INDEX 10 //.h文件定义：对象宏
typedef struct node{ //.h文件定义：链表的结构体类型
int data;
struct node *pnext;
}linknode;
linknode *phashtable[INDEX]; //.c文件定义：全局变量的指针数组
//其类型与后面的链表类型相匹配

2.2.2 哈希表的数据插入

1）分析：

首先对接收的数据进行处理得到键值。按键值大小插入后续的链表中。

2）代码实现：

int insert_hashtable(int tmpdata)
{
int key = 0;
linknode **pptmpnode = NULL;
linknode *pnewnode = NULL;
key = tmpdata % INDEX;
//for后面加分号表示按条件进行但不执行任何语句
for (pptmpnode = &phashtable[key];*pptmpnode != NULL && (*pptmpnode)->data < tmpdata; pptmpnode = &(*pptmpnode)->pnext);
//申请链表节点空间，并插入数据
pnewnode = malloc(sizeof(linknode));
if (NULL == pnewnode)
{
perror("fail to malloc");
return -1;
}
pnewnode->data = tmpdata;
pnewnode->pnext = *pptmpnode;
*pptmpnode = pnewnode;
return 0;
}

2.2.3 哈希表的遍历

1）分析：

利用循环，外循环对指针数组遍历，内循环若有链表对链表进行循环

2）代码实现：

int show_hashtable(void)
{
int i = 0;
linknode *ptmpnode = NULL;
for (i = 0; i < INDEX; i++)
{
printf("%d: ",i);
ptmpnode = phashtable[i];
while (ptmpnode != NULL)
{
printf("%d ",ptmpnode->data);
ptmpnode = ptmpnode->pnext;
}
printf("\n");
}

return 0;
}

2.2.4 哈希表的数据查找

linknode *find_hashtable(int num)
{
linknode *ptmpnode = NULL;
int key = 0;
key = num % INDEX;

ptmpnode = phashtable[key];
while (ptmpnode != NULL && ptmpnode->data <= num)
{
if (ptmpnode->data == num)
{
return ptmpnode;
}

ptmpnode = ptmpnode->pnext;
}

return NULL;
}

2.2.5 哈希表的销毁

int destroy_hashtable(void)
{
linknode *ptmpnode = NULL;
linknode *pfreenode = NULL;
int i = 0;
for (i = 0; i < INDEX; i++)
{
ptmpnode = phashtable[i];
pfreenode = phashtable[i];
while (ptmpnode != NULL)
{
ptmpnode = ptmpnode->pnext;
free(pfreenode);
pfreenode = ptmpnode;
}
phashtable[i] = NULL;
}

return 0;
}