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这篇“怎么使用C语言实现Hash表”文章的知识点大部分人都不太理解,所以小编给大家总结了以下内容,内容详细,步骤清晰,具有一定的借鉴价值,希望大家阅读完这篇文章能有所收获,下面我们一起来看看这篇“怎么使用C语言实现Hash表”文章吧。
散列表用的是数组支持按照下标随机访问数据的特性,所以散列表其实就是数组的一种扩展,由数组演化而来。可以说,如果没有数组,就没有散列表。
散列函数是将我们想插入的节点散列成一个数值的函数。它是一个函数。我们可以把它定义成 hash(key),要想找到一个不同的 key 对应的散列值都不一样的散列函数,几乎是不可能的。即便像业界著名的MD5、SHA、CRC等哈希算法,也无法完全避免这种散列冲突。而且,因为数组的存储空间有限,也会加大散列冲突的概率。
所以我们几乎无法找到一个完美的无冲突的散列函数,即便能找到,付出的时间成本、计算成本也是很大的,所以针对散列冲突问题,我们需要通过其他途径来解决。
开放寻址法的核心思想是,如果出现了散列冲突,我们就重新探测一个空闲位置,将其插入。那如何重新探测新的位置呢?我先讲一个比较简单的探测方法,线性探测(Linear Probing)。当我们往散列表中插入数据时,如果某个数据经过散列函数散列之后,存储位置已经被占用了,我们就从当前位置开始,依次往后查找,看是否有空闲位置,直到找到为止。
链表法是一种更加常用的散列冲突解决办法,相比开放寻址法,它要简单很多。我们来看这个图,在散列表中,每个“桶(bucket)”或者“槽(slot)”会对应一条链表,所有散列值相同的元素我们都放到相同槽位对应的链表中。
HashMap 底层采用链表法来解决冲突。即使负载因子和散列函数设计得再合理,也免不了会出现拉链过长的情况,一旦出现拉链过长,则会严重影响 HashMap 的性能。
于是,在 JDK1.8 版本中,为了对 HashMap 做进一步优化,我们引入了红黑树。而当链表长度太长(默认超过 8)时,链表就转换为红黑树。我们可以利用红黑树快速增删改查的特点,提高 HashMap 的性能。当红黑树结点个数少于 8 个的时候,又会将红黑树转化为链表。因为在数据量较小的情况下,红黑树要维护平衡,比起链表来,性能上的优势并不明显。
装载因子越大,说明散列表中的元素越多,空闲位置越少,散列冲突的概率就越大。不仅插入数据的过程要多次寻址或者拉很长的链,查找的过程也会因此变得很慢。
最大装载因子默认是 0.75,当 HashMap 中元素个数超过 0.75*capacity(capacity 表示散列表的容量)的时候,就会启动扩容,每次扩容都会扩容为原来的两倍大小。
这里我们给出C语言的HashTable代码,我们使用的是链表法,而且也没有在链表过长的时候将其转化为红黑树,只是单纯的链表。
#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <stdbool.h> typedef struct Node { int key; int val; struct Node *next; } Node; typedef struct HashMap { int size; int count; struct Node **hashmap; } HashMap; // 定义哈希函数 unsigned int hash(int n) { return (unsigned int) n; } // 创建一个节点 Node *creatNode(int key, int val) { Node *node = (Node *) malloc(sizeof(Node)); node->key = key; node->val = val; node->next = NULL; return node; } // 创建一个hash表 HashMap *createHashMap() { HashMap *H = (HashMap *) malloc(sizeof(HashMap)); H->size = 8; H->count = 0; H->hashmap = (Node **) calloc(H->size, sizeof(Node *)); return H; } // 扩容,以2倍的形式扩容 static void extend(HashMap *map) { int newsize = map->size * 2; Node **newhashmap = (Node **) calloc(newsize, sizeof(Node *)); for (int i = 0; i < map->size; i++) { Node *node = map->hashmap[i]; Node *head1 = (Node *) malloc(sizeof(Node)); Node *head2 = (Node *) malloc(sizeof(Node)); Node *temp1 = head1; Node *temp2 = head2; while (node) { if (hash(node->key) % newsize != i) { temp2->next = node; temp2 = temp2->next; } else { temp1->next = node; temp1 = temp1->next; } node = node->next; } temp1->next = NULL; temp2->next = NULL; newhashmap[i] = head1->next; newhashmap[i + map->size] = head2->next; free(head1); free(head2); } map->size = newsize; free(map->hashmap); map->hashmap = newhashmap; } // 插入某个结点 bool insert(HashMap *map, int key, int val) { int hash_key = hash(key) % map->size; // 要插入的哈希值未产生碰撞 if (map->hashmap[hash_key] == NULL) { map->count++; map->hashmap[hash_key] = creatNode(key, val); } else { Node *head = map->hashmap[hash_key]; if (head->key == key) return false; while (head->next && head->next->key != key) head = head->next; if (head->next == NULL) { map->count++; head->next = creatNode(key, val); } else if (head->next->key == key) return false; } // 装载因子过高就开始扩容 if (map->count / map->size > 0.75) extend(map); return true; } // 寻找某个结点 bool find(HashMap *map, int key, int *v) { int hash_key = hash(key) % map->size; if (map->hashmap[hash_key] == NULL) { return false; } else { Node *head = map->hashmap[hash_key]; if (head->key == key) { *v = head->val; return true; } while (head->next && head->next->key != key) head = head->next; if (head->next == NULL) return false; if (head->next->key == key) { *v = head->next->val; return true; } } return false; } // 删除某个结点 void delete(HashMap *map, int key) { int hash_key = hash(key) % map->size; if (map->hashmap[hash_key] == NULL) return; Node *head = map->hashmap[hash_key]; if (head->key == key) { map->hashmap[hash_key] = head->next; map->count--; free(head); return; } while (head->next && head->next->key != key) head = head->next; if (head->next == NULL) return; if (head->next->key == key) { Node *temp = head->next; head->next = head->next->next; map->count--; free(temp); } return; } int main() { HashMap *H = createHashMap(); for (int i = 0; i < 1024; i++) { insert(H, i, i); } printf("H size is %d\n",H->size); printf("H count is %d\n",H->count); delete(H, 0); int v = 0; if (find(H, 0, &v)) printf("%d\n", v); else printf("not find \n"); if (find(H, 4, &v)) printf("%d\n", v); else printf("not find \n"); return 0; }
以上就是关于“怎么使用C语言实现Hash表”这篇文章的内容,相信大家都有了一定的了解,希望小编分享的内容对大家有帮助,若想了解更多相关的知识内容,请关注亿速云行业资讯频道。
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