交换机转发实验（回顾哈希表实现）

哈希表的C语言实现

哈希函数为对哈希表长取余

哈希表算法实现

# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>// 宏定义
//数据类型重定义
# define uint8_t unsigned char
# define uint16_t unsigned short
# define uint32_t unsigned long// 哈希表长度
# define HASH_TABLE_LEN 100

数据结构

哈希表由结构体数据和索引链表来表示，首先是索引和对应的指针，然后指针连成链表

// 链表结点
typedef struct _Link_Node
{uint16_t id;uint16_t data;struct _Link_Node *next;
}Link_Node,*Link_Node_Ptr;
// 链表结点由id,data和指向下一个链表元素的指针构成
// [id | data | ---]--> [id| data| --]--> [id | data | NULL]// 哈希表头
/*哈希表头略有不同，这里其实只需要一个指针，而哈希表头元素的具体位置可以由
数组的下标元素来指示*/
typedef struct _Hash_Header
{struct  _Link_Node *next;
}Hash_Header,*Hash_Header_ptr;

全局变量

// 一个完整的哈希表
Hash_Header_Ptr Hash_Table[HASH_TABLE_LEN];

这里定义了一个以哈希表头结构体为元素的数组，数组的长度为100，因为需要表示数组，所以类似于char* string 等价于 char string[]。

函数

哈希表函数，用哈希函数生成id对应的哈希表中的位置
函数功能: 输入 id, 返回位置 pos

uint8_t hash_func(uint16_t id)
{uint8_t pos = 0;pos = id % HASH_TABLE_LEN;return pos;
}

至此，是可以用hash.h封装的一个哈希表的数据类型，具体对这个表的增、删、改、查需要注意。

初始化函数

初始化链表节点

Link_Node_Ptr init_link_node(void)
{Link_Node_ptr node;/* 这个函数是对哈希数组（我们把表头元素构成的数组称为哈希数组，把后面所缀的散列称为链表结点，现在这个函数的作用是初始化一个链表结点，包括id|data|指向下一个元素的指针Link_Node_ptr表示指向链表结点的指针*/// 申请结点，然后设置尾指针为NULLnode = (Link_Node_ptr)malloc(sizeof(Link_Node));// 初始化长度为 0node -> next = NULL;return node;
}

初始化哈希表头结点

Hash_Header_Ptr init_hash_header_node(void)
{Hash_Header_ptr node;// 申请结点node = (Hash_Header_Ptr)malloc(sizeof(Hash_Header));// 初始化长度为 0node ->next = NULL;return node;
}

哈希表初始化

void init_hash_table(void)
{uint8_t i = 0;for(i = 0; i < HASH_TABLE_LEN;i++){Hash_Table[i] = init_hash_header_node();/*这一句目前感觉不需要，属于重复说明，首先我们之前定义了一个全局变量，             HASH_TABLE,采用初始化哈希表头，为每一个数据元素(结构体)申请空间，就是为每一个数组元素申请空间，指针赋值为NULL,最后返回node所以上面两句可以理解为Hash_Table[i] = node;node ->next = NULL;第二句应该是不需要的*/Hash_Table[i]->next = NULL;}
}

初始化操作完成

增

在哈希表增加结点

/*增加结点属于在哈希表的链表末尾进行数据增加，链表末尾需要判断是第一个直接与哈希表头连接的结点，还是已经存在其它的结点*/
void append_link_node(Link_Node_Ptr new_node)
{Link_Node_Ptr node;uint8_t pos = 0;// 新结点下一个指向为空new_node ->next = NULL;// 用哈希函数获取位置pos = hash_func(new_node->id);// 判断是否为直接与哈希表头相连if(Hash_Table[pos]->next == NULL){Hash_Table[pos]->next = new_node;}else{//需要找到该位置所对应的最后一个结点node = Hash_Table[pos]->next;// 进行链表的遍历while(node ->next != NULL){node = node->next;}// 插入node ->next = new_node;}
}

查

在哈希表查询结点

/*在哈希表查询结点:
1.找到在哈希表某处的单链表中，并开始遍历
2.返回的是查询结点的前一个结点指针，这样便于删除操作
输入 pos : 哈希表数组元素下标，从0开始计数
id : 需要查询的结点id
root: 如果是第一个链表结点，则*root = 1, 否则为0
返回: 所需查询的结点的前一个结点指针，如果是第一个链表结点，则返回第一个链表结点
失败则返回0*/
Link_Node_Ptr search_link_node(uint8_t id,uint8_t *root)
{Link_Node_ptr node;uint8_t pos = 0;// 用哈希函数获得位置pos = hash_func(id);// 获取第一个链表结点node = Hash_Table[pos]->next;// 判断单链表是否存在if(node ==  NULL){return 0;}// 判断是否为第一个链表结点if(node ->id == id){*root = 1;return node;}else{// 不是第一个链表结点，遍历*root = 0;while(node ->next != NULL){if(node->next->id == id){return node;}else{node = node->next;}}return 0;}
}

删

在哈希表删除结点
删除的不是当前节点，而是输入节点的后一个节点
输入: node:删除此节点后面的一个节点 new_node:新节点

void delete_link_node(Link_Node_Ptr node)
{Link_Node_Ptr delete_node;// 重定向需要删除的前一个结点delete_node = node -> next;node -> next = delete_node ->next;// 删除结点free(delete_node);
}

删除第一个链表结点

void delete_link_root_node(Link_Node_Ptr node)
{uint8_t pos = 0;// 用哈希函数获得位置pos = hash_func(node->id);// 哈希表头清空if(node != NULL){Hash_Table[pos]->next = node ->next;//删除结点free(node);node = NULL;}
}

这里感觉写法有点问题，一般free以后不需要再赋值NULL

// 试水: 删除第一个链表结点
void delete_link_root_node(Link_Node_Ptr node)
{uint8_t pos = 0;pos = hash_func(node->id);if(node != NULL){Hash_Table[pos]->next = node->next;free(node);}else{Hash_Table[pos]->next = NULL;}
}

计数

// 获得哈希表中所有的结点数
uint16_t get_node_num(void)
{Link_Node_Ptr node;uint16_t i = 0;uint16_t num = 0;// 遍历for(i = 0 ; i < HASH_TABLE_LEN;i++){// 获取第一个链表结点node = Hash_Table[i]->next;while(node !=NULL){node = node->next;num++;}}return num;
}

查

从哈希表中获得对应节点的序号
参数: index: 序号: 从1 开始，最大值为节点总数值
root: 如果是根节点，则*root = 1,否则为 0
返回: 所需查询的节点的前一个结点指针，如果是第一个链表节点，则返回第一个链表节点

// 查找第index个结点，并返回指向该结点的指针
Link_Node_Ptr get_node_from_index(uint16_t index,uint8_t *root)
{Link_Node_Ptr node;uint16_t i = 0;uint16_t num = 0;// 遍历for( i = 0; i < HASH_TABLE_LEN; i++){// 获取第一个链表节点node = Hash_Table[i]->next;// 判断单链表是否存在if(node == NULL){continue;}// 表示对于 Hash_Table中的[下标| NULL]后面的代码不再执行// 执行i++操作,直到找到第一个单链表存在，使得num++num++;/* 这个时候我们逃脱了第一个if判断,这个哈希表的代码实现不喜欢使用else，而是尽量用if,contiune执行操作，上面我们排除了所有表头next成员为NULL的部分，得到第一个非空的表头对应的链表，并且已经执行了num++的操作，下面需要考虑的是存在单链表的分两种情况判断:单链表是第一个直接和表头相连的结点（或者说根结点)还是普通的结点*/if(num == index){*root = 1;return node;}/*遇到根结点，恰好下标符合,设置root并返回根结点否则继续进行判断*/while(node->next!=NULL){num++;/*这里先行加了一个，所以最后实际上num应该是 index-1 这样提前进行 num++ 的好处在于，返回第index - 1 的结点的指针在最后删除操作的时候得到便利*/if(num == index){*root = 0;return node;}node = node ->next;} }return 0;
}

全删

删除hash表中所有的结点,，但是仍保留单链表结构

void drop_hash()
{// 类似list_for_each_entry,删除时设置两个指针，指向当前和当前的后一个Link_Node_Ptr node;uint16_t i = 0;Link_Node_Ptr node_next;// 遍历for(i = 0; i < HASH_TABLE_LEN;i++){//获取单链表node = Hash_Table[i]->next;while(1){// 判断是否存在单链表if(node == NULL){// 不存在，这一步我依然认为没必要Hash_Table[i]->next = NULL;break;}// 下一个结点，或者说第二个...普通结点node_next = node->next;free(node);node = node_next;/*进行一个迭代，首先node = Hash_Table[i]->next指向下一个结点然后根据node_next = node ->next获取后面的结点信息，得到结点信息之后，就可以free(node)并且对后一个结点node_next重新开始下一轮判断*/}}
}

打印

// 输出所有结点
void printf_hash()
{Link_Node_Ptr node;uint8_t root = 0;uint8_t i = 0;uint8_t num = 0;printf("------------------打印hash表-----------------\n")num = get_node_num();for(i = 1; i <= num;i++){    /*因为get_node_from_index取的实际是第 i-1 个结点，所以从 1 开始先传入 0，如果需要改变，则为1*/node = get_node_from_index(i,&root);if(node != 0){// 拿到了返回的对应结点if(root){printf("根节点:节点号%d,id为%d\n",i,node->id);}else{printf("普通节点:节点号%d,id为%d\n",i,node->id);}}}
}

主函数

实现对哈希表的新建、建立节点、查询及增加、删除节点的操作

int main()
{Link_Node_Ptr node;uint8_t temp = 0;uint8_t root = 0;uint8_t i = 0;init_hash_table();//初始化，全局变量Hash_Table//插入数据 id = 1,data = 2node = init_link_node();node-> id = 1;node -> data = 2;append_link_node(node);// 查询节点数printf("1.节点数为%d\n",get_node_num());//插入数据 id = 1002,data = 1001node = init_link_node();node ->id =1002;node -> data = 1001;append_link_node(node);/*其实init_link_node的操作可以直接写在main函数里，这里反复调用的一个好处是，可以直接复用node变量名*/node = init_link_node();node->id = 10000;node ->data = 10001;append_link_node(node);node = init_link_node();node->id = 1000;node ->data = 10001;append_link_node(node);node = init_link_node();node ->id = 2;node ->data = 10001;append_link_node(node);// 查询节点数printf("2.节点数为%d\n",get_node_num());// 查询 id = 1000 并删除node = search_link_node(1000,&temp);if(node! = 0){if(temp == 0){printf("删除普通节点:所查询id的值为%d,数据为%d\n",node->next->id,node->next->data);// 删除delete_link_node(node);}else{// 是根结点printf("删除根节点：所查询id的值为%d,数据为%d\n",node->id,node->data);delete_link_root_node(node);}}else{printf("查询失败!\n");}// 纯查询操作，id = 1001node = search_link_node(1001,&temp);if(node!=0){if(temp == 0){printf("所需查询id的值为%d\n",node->next->data);}else{printf("所需查询id的值为%d\n",node->data);}}else{printf("查询失败\n");}// 查询节点数printf("节点数为%d\n",get_node_num());printf_hash();getchar();return 0;
}

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初始化函数

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哈希表初始化

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删

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