网络编程之 哈希表原理讲解 来自老司机的源码
2024-05-10 04:06:12
鉴于博主很久没由跟新过数据结构的内容了,所以博主打算给大家讲解一下哈希表的操作
下面的内容来自于一位老司机 martin的源码,博主在这里借用一下,目的是突出哈希表的原理,明天博主就周末了,也能腾出时间来给上传自己的哈希表的应用。
这个是可以插入字符串的哈希表，一般的都是对数字的操作，所以这个的逼格是很高的！！！！（难点剖析放在最后）
#pragma once #define DEFAULT_SIZE 16 /*哈希表元素定义*/
typedef struct _ListNode{struct _ListNode *next;int key;void *data;
}ListNode;typedef ListNode *List;
typedef ListNode *Element;/*哈希表结构定义*/
typedef struct _HashTable{int TableSize;List *Thelists;
}HashTable;/*哈希函数*/
int Hash(void *key, int TableSize);/*初始化哈希表*/
HashTable *InitHash(int TableSize);/*哈希表插入*/
void Insert(HashTable *HashTable, int key, void *value);/*哈希表查找*/
Element Find(HashTable *HashTable, const int key);/*哈希表销毁*/
void Destory(HashTable *HashTable);/*哈希表元素中提取数据*/
void *Retrieve(Element e);hash_table.cpp#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include"hash_table.h"/*根据 key 计算索引，定位 Hash 桶的位置*/
int Hash(int key, int TableSize) { return (key%TableSize); //返回索引值}/*初始化哈希表*/
HashTable *InitHash(int TableSize){ //传入 哈希桶的个数,在函数内部给哈希表分配空间,再将初始化好了的哈希表传出去。int i = 0;HashTable *hTable = NULL;if (TableSize <= 0) { //如果用户恶意输入数字,那么我们就可以把哈希表的个数定为我们最初的 16个TableSize = DEFAULT_SIZE;}hTable = (HashTable *)malloc(sizeof(HashTable));if (NULL == hTable){ //如果地址分配失败printf("HashTable malloc error.\n");return NULL;}hTable->TableSize = TableSize;//为 Hash 桶分配内存空间，其为一个指针数组 hTable->Thelists = (List *)malloc(sizeof(List)*TableSize); //hTable->Thelists其实就是可以来指向哈希表里面的与元素了if (NULL == hTable->Thelists){ //分配空间失败,打印错误,然后返回printf("HashTable malloc error\n");free(hTable);return NULL;}//为 Hash 桶对应的指针数组初始化链表节点 for (i = 0; i < TableSize; i++){hTable->Thelists[i] = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));//也就是给头节点分配空间地,这样后续就能完成插入了if (NULL == hTable->Thelists[i]){ //如果分配失败,那我们就释放之前分配了的空间地址,以免造成内存泄漏printf("HashTable malloc error\n");free(hTable->Thelists);free(hTable);return NULL;} else{memset(hTable->Thelists[i], 0, sizeof(ListNode)); //将好小标指向的元素全部清空。主要是防止意外情况。}}return hTable;
}Element Find(HashTable *HashTable, int key)
{int i = 0; //目的接受调用HashTable函数返回的索引值List L = NULL; //定位到(第几个哈希桶)指针数组里面的第几个头结点。Element e = NULL; //指向定位到的(第几个哈希桶)的第一个节点（第一个节点是不包括头结点的哦）。i = Hash(key, HashTable->TableSize);L = HashTable->Thelists[i];e = L->next;while (e != NULL && e->key != key) //目的是为了遍历对应的哈希桶是否存在相同的key值。e = e->next;return e; //返回两种情况,找到了就返回e对应的结构体,失败了就返回NULL
}/*哈希表插入元素，元素为键值对*/
void Insert(HashTable *HashTable, int key, void *value)
{Element e = NULL, tmp = NULL; //e用来接收查找后的e,tmp是用来插入的List L = NULL; //定位到第几个哈希桶,和我们的find中的L的作用是一样的。e = Find(HashTable, key); //现在就找到了对应的第几个哈希桶的第一个节点了。或者是NULLif (NULL == e){ //如果接收到的e为空的话我们就可以进行插入元素的操作了tmp = (Element)malloc(sizeof(ListNode)); // 因为我们接收到的是NULL所以非配空间为了插入if (NULL == tmp){printf("malloc error\n");return;}L = HashTable->Thelists[Hash(key, HashTable->TableSize)]; //\定位到第几个哈希桶//经典的头插法tmp->data = value;tmp->key = key;tmp->next = L->next;L->next = tmp;} elseprintf("the key already exist\n");
}/*哈希表删除元素，元素为键值对*/
void Delete(HashTable *HashTable, int key){ //key是你要删除的第几个位置的键值对Element e = NULL, last = NULL; List L = NULL;int i = Hash(key, HashTable->TableSize); //找到对应的i是第几个L = HashTable->Thelists[i]; //找到对应的第几个哈希桶last = L; //让last 等于 对应的第几个哈希桶的头结点e = L->next; //e指向对应的第几个哈希桶的第一个节点。while (e != NULL && e->key != key) { //遍历对应的哈希桶的全部链表,结束条件是 找到了要删除的key或者是遍历完成last = e; //last为e也就是以后要删除的结点的上一个结点e = e->next; //指向后面的结点}if (e) {//如果键值对存在,那么就可以删除了。last->next = e->next; delete(e);}
}/*哈希表元素中提取数据*/
void *Retrieve(Element e) //在元素e存在的情况下降找到的 e->data 返回出去
{return e ? e->data : NULL; //三目运算符
}/*销毁哈希表*/
void Destory(HashTable *HashTable)
{int i = 0;List L = NULL;Element cur = NULL, next = NULL;for (i = 0; i < HashTable->TableSize; i++) //将所有的哈希桶都遍历完成{L = HashTable->Thelists[i];cur = L->next;while (cur != NULL) //将对应的链表全部销毁,跳出之后只有头结点没有销毁了{next = cur->next;free(cur);cur = next;}free(L); //释放那一个头结点} //完成之后所有的哈希桶全部销毁free(HashTable->Thelists); //释放那个二级指针free(HashTable); //释放哈希表。
}int main(void)
{char *elems[] = { "翠花","小芳","苍老师" };int i = 0;HashTable *HashTable;HashTable = InitHash(31);Insert(HashTable, 1, elems[0]);Insert(HashTable, 2, elems[1]);Insert(HashTable, 3, elems[2]);Delete(HashTable, 1);for (i = 0; i < 4; i++) {Element e = Find(HashTable, i);if (e) {printf("%s\n", (const char *)Retrieve(e));} else {printf("Not found [key:%d]\n", i);}}system("pause");return 0;
}希望大家能好好的观看我的注释,相信一定能给你收获的。
如果觉得代码太长的,博主在这里给大家将模块分解了。大家也可以观看分解之后的代码，这样
压力会小一点。
头文件就不用说了相信大家都能看明白，就只是声明和定义结构体的类型而已。
哈希函数
/*根据 key 计算索引，定位 Hash 桶的位置*/
int Hash(int key, int TableSize) { return (key%TableSize); //返回索引值}
哈希表的初始化
/*初始化哈希表*/
HashTable *InitHash(int TableSize){ //传入 哈希桶的个数,在函数内部给哈希表分配空间,再将初始化好了的哈希表传出去。int i = 0;HashTable *hTable = NULL;if (TableSize <= 0) { //如果用户恶意输入数字,那么我们就可以把哈希表的个数定为我们最初的 16个TableSize = DEFAULT_SIZE;}hTable = (HashTable *)malloc(sizeof(HashTable));if (NULL == hTable){ //如果地址分配失败printf("HashTable malloc error.\n");return NULL;}hTable->TableSize = TableSize;//为 Hash 桶分配内存空间，其为一个指针数组 hTable->Thelists = (List *)malloc(sizeof(List)*TableSize); //hTable->Thelists其实就是可以来指向哈希表里面的与元素了if (NULL == hTable->Thelists){ //分配空间失败,打印错误,然后返回printf("HashTable malloc error\n");free(hTable);return NULL;}//为 Hash 桶对应的指针数组初始化链表节点 for (i = 0; i < TableSize; i++){hTable->Thelists[i] = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));//也就是给头节点分配空间地,这样后续就能完成插入了if (NULL == hTable->Thelists[i]){ //如果分配失败,那我们就释放之前分配了的空间地址,以免造成内存泄漏printf("HashTable malloc error\n");free(hTable->Thelists);free(hTable);return NULL;} else{memset(hTable->Thelists[i], 0, sizeof(ListNode)); //将好小标指向的元素全部清空。主要是防止意外情况。}}return hTable;
}
哈希表中插入元素:
/*哈希表插入元素，元素为键值对*/
void Insert(HashTable *HashTable, int key, void *value)
{Element e = NULL, tmp = NULL; //e用来接收查找后的e,tmp是用来插入的List L = NULL; //定位到第几个哈希桶,和我们的find中的L的作用是一样的。e = Find(HashTable, key); //现在就找到了对应的第几个哈希桶的第一个节点了。或者是NULLif (NULL == e){ //如果接收到的e为空的话我们就可以进行插入元素的操作了tmp = (Element)malloc(sizeof(ListNode)); // 因为我们接收到的是NULL所以非配空间为了插入if (NULL == tmp){printf("malloc error\n");return;}L = HashTable->Thelists[Hash(key, HashTable->TableSize)]; //\定位到第几个哈希桶//经典的头插法tmp->data = value;tmp->key = key;tmp->next = L->next;L->next = tmp;} elseprintf("the key already exist\n");
}
哈希表中查找元素:
Element Find(HashTable *HashTable, int key)
{int i = 0; //目的接受调用HashTable函数返回的索引值List L = NULL; //定位到(第几个哈希桶)指针数组里面的第几个头结点。Element e = NULL; //指向定位到的(第几个哈希桶)的第一个节点（第一个节点是不包括头结点的哦）。i = Hash(key, HashTable->TableSize);L = HashTable->Thelists[i];e = L->next;while (e != NULL && e->key != key) //目的是为了遍历对应的哈希桶是否存在相同的key值。e = e->next;return e; //返回两种情况,找到了就返回e对应的结构体,失败了就返回NULL
}
哈希表中删除元素:
/*哈希表删除元素，元素为键值对*/
void Delete(HashTable *HashTable, int key){ //key是你要删除的第几个位置的键值对Element e = NULL, last = NULL; List L = NULL;int i = Hash(key, HashTable->TableSize); //找到对应的i是第几个L = HashTable->Thelists[i]; //找到对应的第几个哈希桶last = L; //让last 等于 对应的第几个哈希桶的头结点e = L->next; //e指向对应的第几个哈希桶的第一个节点。while (e != NULL && e->key != key) { //遍历对应的哈希桶的全部链表,结束条件是 找到了要删除的key或者是遍历完成last = e; //last为e也就是以后要删除的结点的上一个结点e = e->next; //指向后面的结点}if (e) {//如果键值对存在,那么就可以删除了。last->next = e->next; delete(e);}
}
哈希表中提取元素以及销毁哈希表:
/*哈希表元素中提取数据*/
void *Retrieve(Element e) //在元素e存在的情况下降找到的 e->data 返回出去
{return e ? e->data : NULL; //三目运算符
}/*销毁哈希表*/
void Destory(HashTable *HashTable)
{int i = 0;List L = NULL;Element cur = NULL, next = NULL;for (i = 0; i < HashTable->TableSize; i++) //将所有的哈希桶都遍历完成{L = HashTable->Thelists[i];cur = L->next;while (cur != NULL) //将对应的链表全部销毁,跳出之后只有头结点没有销毁了{next = cur->next;free(cur);cur = next;}free(L); //释放那一个头结点} //完成之后所有的哈希桶全部销毁free(HashTable->Thelists); //释放那个二级指针free(HashTable); //释放哈希表。
}
博主认为比较难的就是：
指针数组里面存放的是每个哈希桶的头结点，通过求余来锁定要查找或删除的值在哪一个哈希桶里（认为就是这个最难理解，理解了之后其实哈希就不难了）。其他的就是链表的操作了。
明天上传自己敲得代码
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