哈希表算法實現



環境：

主機:WINXP

開發環境:MINGW

說明:

本程序創建的哈希表示意圖:

哈希函數爲對哈希表長取餘

源代碼:

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 /*********************************************************************
 *                          哈希表算法實現
 *                       (c)copyright 2013,jdh
 *                         All Right Reserved
 *文件名:main.c
 *程序員:jdh
 **********************************************************************/

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>

 /*********************************************************************
 *                           宏定義
 **********************************************************************/

 /*********************************************************************
 *                           數據類型重定義
 **********************************************************************/

 #define uint8_t unsigned char
 #define uint16_t unsigned short
 #define uint32_t unsigned long

 /*********************************************************************
 *                           哈希表長度
 **********************************************************************/

 #define HASH_TABLE_LEN  100

 /*********************************************************************
 *                           數據結構
 **********************************************************************/
 //鏈表節點
 typedef struct _Link_Node
 {
     uint16_t id;
     uint16_t data;
     struct _Link_Node *next;
 }Link_Node,*Link_Node_Ptr;

 //哈希表頭
 typedef struct _Hash_Header
 {
     struct _Link_Node *next;
 }Hash_Header,*Hash_Header_Ptr;

 /*********************************************************************
 *                           全局變量
 **********************************************************************/

 //哈希表
 Hash_Header_Ptr Hash_Table[HASH_TABLE_LEN];

 /*********************************************************************
 *                           函數
 **********************************************************************/

 /*********************************************************************
 *                           哈希表函數
 *說明:
 *1.用哈希函數生成id對應的哈希表中的位置
 輸入:id
 返回:位置
 **********************************************************************/

 uint8_t hash_func(uint16_t id)
 {
     uint8_t pos = 0;

     pos = id % HASH_TABLE_LEN;

     return pos;
 }

 /*********************************************************************
 *                           初始化節點
 *返回:結點指針
 **********************************************************************/

 Link_Node_Ptr init_link_node(void)
 {
     Link_Node_Ptr node;

     //申請節點
     node = (Link_Node_Ptr) malloc(sizeof(Link_Node));
     //初始化長度爲0
     node->next = NULL;

     return node;
 }

 /*********************************************************************
 *                           初始化哈希表頭結點
 *返回哈希表頭結點指針
 **********************************************************************/

 Hash_Header_Ptr init_hash_header_node(void)
 {
     Hash_Header_Ptr node;

     //申請節點
     node = (Hash_Header_Ptr) malloc(sizeof(Hash_Header));
     //初始化長度爲0
     node->next = NULL;

     return node;
 }


 /*********************************************************************
 *                           哈希表初始化
 *說明:
 *1.初始化哈希表Hash_Table
 *2.哈希表長度最大不能超過256
 **********************************************************************/

 void init_hash_table(void)
 {
     uint8_t i = 0;

     for (i = 0;i < HASH_TABLE_LEN;i++)
     {
         Hash_Table[i] = init_hash_header_node();
         Hash_Table[i]->next = NULL;
     }
 }

 /*********************************************************************
 *                           在哈希表增長節點
 *說明:
 *1.在哈希表的某個鏈表末增長數據
 輸入:new_node:新節點
 **********************************************************************/

 void append_link_node(Link_Node_Ptr new_node)
 {
     Link_Node_Ptr node;
     uint8_t pos = 0;

     //新節點下一個指向爲空
     new_node->next = NULL;

     //用哈希函數得到位置
     pos = hash_func(new_node->id);

     //判斷是否爲空鏈表
     if (Hash_Table[pos]->next == NULL)
     {
         //空鏈表
         Hash_Table[pos]->next = new_node;
     }
     else
     {
         //不是空鏈表
         //獲取根節點
         node = Hash_Table[pos]->next;

         //遍歷
         while (node->next != NULL)
         {
             node = node->next;
         }

         //插入
         node->next = new_node;
     }
 }

 /*********************************************************************
 *                           在哈希表查詢節點
 *說明:
 *1.知道在哈希表某處的單鏈表中,並開始遍歷.
 *2.返回的是查詢節點的前一個節點指針.這麼作是爲了作刪除操做.
 輸入:pos:哈希表數組位置,從0開始計數
      id:所須要查詢節點的id
      root:若是是根節點,則*root = 1,不然爲0
 返回:所需查詢的節點的前一個節點指針,若是是根節點則返回根節點,失敗返回0
 **********************************************************************/

 Link_Node_Ptr search_link_node(uint16_t id,uint8_t *root)
 {
     Link_Node_Ptr node;
     uint8_t pos = 0;

     //用哈希函數得到位置
     pos = hash_func(id);

     //獲取根節點
     node = Hash_Table[pos]->next;

     //判斷單鏈表是否存在
     if (node == NULL)
     {
         return 0;
     }

     //判斷是不是根節點
     if (node->id == id)
     {
         //是根節點
         *root = 1;
         return node;
     }
     else
     {
         //不是根節點
         *root = 0;
         //遍歷
         while (node->next != NULL)
         {
             if (node->next->id == id)
             {
                 return node;
             }
             else
             {
                 node = node->next;
             }
         }

         return 0;
     }
 }

 /*********************************************************************
 *                           在哈希表刪除節點
 *說明:
 *1.刪除的不是當前節點,而是當前節點後的一個節點
 輸入:node:刪除此節點後面的一個節點
      new_node:新節點
 **********************************************************************/

 void delete_link_node(Link_Node_Ptr node)
 {
     Link_Node_Ptr delete_node;

     //重定向須要刪除的前一個節點
     delete_node = node->next;
     node->next = delete_node->next;

     //刪除節點
     free(delete_node);
     delete_node = NULL;
 }

 /*********************************************************************
 *                           在哈希表刪除根節點
 輸入:node:根節點
 **********************************************************************/

 void delete_link_root_node(Link_Node_Ptr node)
 {
     uint8_t pos = 0;

     //用哈希函數得到位置
     pos = hash_func(node->id);

     //哈希表頭清空
     if (node != NULL)
     {
         Hash_Table[pos]->next = node->next;
         //刪除節點
         free(node);
         node = NULL;
     }
 }

 /*********************************************************************
 *                           得到哈希表中全部節點數
 輸入:node:根節點
 **********************************************************************/

 uint16_t get_node_num(void)
 {
     Link_Node_Ptr node;
     uint16_t i = 0;
     uint16_t num = 0;

     //遍歷
     for (i = 0;i < HASH_TABLE_LEN;i++)
     {
         //獲取根節點
         node = Hash_Table[i]->next;
         //遍歷
         while (node != NULL)
         {
             num++;
             node = node->next;
         }
     }

     return num;
 }

 /*********************************************************************
 *                           從哈希表中得到對應序號的節點
 *參數:index:序號.從1開始,最大值爲節點總數值
 *     root:若是是根節點,則*root = 1,不然爲0
 返回:所需查詢的節點的前一個節點指針,若是是根節點則返回根節點,失敗返回0
 **********************************************************************/

 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;

     //遍歷
     for (i = 0;i < HASH_TABLE_LEN;i++)
     {
         //獲取根節點
         node = Hash_Table[i]->next;
         //判斷單鏈表是否存在
         if (node == NULL)
         {
             continue;
         }

         //根節點
         num++;
         if (num == index)
         {
             //是根節點
             *root = 1;
             return node;
         }

         //遍歷
         while (node->next != NULL)
         {
             num++;
             if (num == index)
             {
                 //不是根節點
                 *root = 0;
                 return node;
             }
             node = node->next;
         }
     }

     return 0;
 }

 /*********************************************************************
 *                           刪除hash表中全部節點
 **********************************************************************/

 void drop_hash()
 {
     Link_Node_Ptr node;
     uint16_t i = 0;
     Link_Node_Ptr node_next;

     //遍歷
     for (i = 0;i < HASH_TABLE_LEN;i++)
     {
         //獲取根節點
         node = Hash_Table[i]->next;

         while (1)
         {
             //判斷單鏈表是否存在
             if (node == NULL)
             {
                 //不存在
                 Hash_Table[i]->next = NULL;
                 break;
             }

             //根節點下一個節點
             node_next = node->next;
             //刪除根節點
             free(node);
             //重指定根節點
             node = node_next;
         }
     }
 }

 /*********************************************************************
 *                           輸出全部節點
 **********************************************************************/

 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++)
     {
         node = get_node_from_index(i,&root);
         if (node != 0)
         {
             if (root)
             {
                 printf("根節點:節點號%d,id爲%d\n",i,node->id);
             }
             else
             {
                 printf("普通節點:節點號%d,id爲%d\n",i,node->next->id);
             }
         }
     }
 }

 /*********************************************************************
 *                           主函數
 *說明:實現對哈希表的新建,創建節點,查詢及增長,刪除節點的操做
 **********************************************************************/

 int main()
 {
     Link_Node_Ptr node;
     uint8_t temp = 0;
     uint8_t root = 0;
     uint8_t i = 0;

     init_hash_table();

     //插入數據id = 1,data = 2;
     node = init_link_node();
     node->id = 1;
     node->data = 2;
     append_link_node(node);

     //查詢節點數
     printf("1節點數爲%d\n",get_node_num());

     node = init_link_node();
     node->id = 100;
     node->data = 101;
     append_link_node(node);

     node = init_link_node();
     node->id = 1002;
     node->data = 1001;
     append_link_node(node);

     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);

     //查詢節點數
     printf("2節點數爲%d\n",get_node_num());

     //查詢id = 1000;
     node = search_link_node(100,&temp);
     if (node != 0)
     {
         if (temp == 0)
         {
             printf("刪除普通節點:所需查詢id的值爲%d,數據爲%d\n",node->next->id,node->next->data);

             //刪除
             delete_link_node(node);
         }
         else
         {
             //根節點
             printf("刪除根節點所需查詢id的值爲%d,數據爲%d\n",node->id,node->data);

             //刪除
             delete_link_root_node(node);
         }
     }
     else
     {
         printf("查詢失敗\n");
     }

     //查詢id = 1000;
     node = search_link_node(1001,&temp);
     if (node != 0)
     {
         if (temp == 0)
         {
             printf("所需查詢id的值爲%d\n",node->next->data);
         }
         else
         {
             //根節點
             printf("所需查詢id的值爲%d\n",node->data);
         }
     }
     else
     {
         printf("查詢失敗\n");
     }

     //查詢節點數
     printf("節點數爲%d\n",get_node_num());

     printf_hash();


     getchar();
     return 0;
 }

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