散列表(Hash table,也叫哈希表),是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说,它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数,存放记录的数组叫做散列表。
基本概念
若结构中存在关键字和K相等的记录,则必定在f(K)的存储位置上。由此,不需比较便可直接取得所查记录。称这个对应关系f为散列函数(Hash function),按这个思想建立的表为散列表。
对不同的关键字可能得到同一散列地址,即key1≠key2,而f(key1)=f(key2),这种现象称冲突。具有相同函数值的关键字对该散列函数来说称做同义词。综上所述,根据散列函数H(key)和处理冲突的方法将一组关键字映象到一个有限的连续的地址集(区间)上,并以关键字在地址集中的“象”作为记录在表中的存储位置,这种表便称为散列表,这一映象过程称为散列造表或散列,所得的存储位置称散列地址。 若对于关键字集合中的任一个关键字,经散列函数映象到地址集合中任何一个地址的概率是相等的,则称此类散列函数为均匀散列函数(Uniform Hash function),这就是使关键字经过散列函数得到一个“随机的地址”,从而减少冲突。
常用的构造散列函数的方法
散列函数能使对一个数据序列的访问过程更加迅速有效,通过散列函数,数据元素将被更快地定位
1、直接寻址法:取关键字或关键字的某个线性函数值为散列地址。即H(key)=key或H(key) = a·key + b,其中a和b为常数(这种散列函数叫做自身函数)2、数字分析法
5、随机数法
6、除留余数法:取关键字被某个不大于散列表表长m的数p除后所得的余数为散列地址。即 H(key) = key MOD p, p<=m。不仅可以对关键字直接取模,也可在折叠、平方取中等运算之后取模。对p的选择很重要,一般取素数或m,若p选的不好,容易产生同义词。
处理冲突的方法
1、开放寻址法;Hi=(H(key) + di) MOD m, i=1,2,…, k(k<=m-1),其中H(key)为散列函数,m为散列表长,di为增量序列,可有下列三种 取法:
1)di=1,2,3,…, m-1,称线性探测再散列;
2)di=1^2, (-1)^2, 2^2,(-2)^2, (3)^2, …, ±(k)^2,(k<=m/2)称二次探测再散列;
3)di=伪随机数序列,称伪随机探测再散列。 ==
2、再散列法:Hi=RHi(key), i=1,2,…,k RHi均是不同的散列函数,即在同义词产生地址冲突时计算另一个散列函数地址,直到冲突不再 发生,这种方法不易产生“聚集”,但增加了计算时间。
3、链地址法(拉链法)
4、建立一个公共溢出区
查找的性能分析
散列表的查找过程基本上和造表过程相同。一些关键码可通过散列函数转换的地址直接找到,另一些关键码在散列函数得到的地址上产生了冲突,需要按处理冲突的方法进行查找。在介绍的三种处理冲突的方法中,产生冲突后的查找仍然是给定值与关键码进行比较的过程。所以,对散列表查找效率的量度,依然用平均查找长度来衡量。
查找过程中,关键码的比较次数,取决于产生冲突的多少,产生的冲突少,查找效率就高,产生的冲突多,查找效率就低。因此,影响产生冲突多少的因素,也就是影响查找效率的因素。影响产生冲突多少有以下三个因素:
1、散列函数是否均匀;
2、处理冲突的方法;
3、散列表的装填因子。
散列表的装填因子定义为:α= 填入表中的元素个数 / 散列表的长度
α是散列表装满程度的标志因子。由于表长是定值,α与“填入表中的元素个数”成正比,所以,α越大,填入表中的元素较多,产生冲突的可能性就越大;α越小,填入表中的元素较少,产生冲突的可能性就越小。
实际上,散列表的平均查找长度是装填因子α的函数,只是不同处理冲突的方法有不同的函数。
实现代码:
Codee#15827
C语言: Codee#15827 /**PROGRAM :哈希表的综合操作 **/ /**CONTENT :Insert,Search,Deltet **/ /* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **/ #include <math.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAXSIZE 30 /*哈希表的最大容量,与所采用的哈希函数有关*/ typedef enum{False,True} BOOL; typedef enum{NULLKEY,HAVEKEY,DELKEY} HAVEORNOT; /*哈希表元素的三种状态,没有记录、有记录、有过记录但已被删除*/ typedef struct /*定义哈希表的结构*/ { int elem[MAXSIZE]; /* 数据元素体 */ HAVEORNOT elemflag[MAXSIZE]; /*元素状态标志,没有记录、有记录、有过记录但已被删除*/ int count; /*哈希表中当前元素的个数 */ }HashTable; typedef struct { int keynum; /*记录的数据域,只有关键字一项*/ }Record; void InitialHash(HashTable*); /*初始化哈希表*/ void CreateHash(HashTable*);/* 根据从键盘上输入的一系列整数建立哈希表 */ void PrintHash(HashTable); /*显示哈希表中的所有元素*/ BOOL SearchHash(HashTable,int,int*); /*在哈希表中查找元素*/ BOOL InsertHash(HashTable*,Record); /*在哈希表中插入元素*/ BOOL DeleteHash(HashTable*,Record); /*在哈希表中删除元素*/ int Hash(int); /*哈希函数*/ void main() { HashTable H; /*声明哈希表H*/ char ch,j='y'; int position; Record R; BOOL temp; //textbackground(3); /*设定屏幕颜色*/ //textcolor(15); //clrscr(); InitialHash(&H); CreateHash(&H); /*-------------------------程序说明-------------------------------*/ printf("This program will show how to operate to a HashTable.\n"); printf("You can display all elems,search a elem,\ninsert a elem,delete a elem.\n"); /*----------------------------------------------------------------*/ while(j!='n') { printf("1.display\n"); printf("2.search\n"); printf("3.insert\n"); printf("4.delete\n"); printf("5.exit\n"); scanf(" %c",&ch); /*输入操作选项*/ switch(ch) { case '1': if(H.count) PrintHash(H); /*哈希表不空*/ else printf("The HashTable has no elem!\n"); break; case '2': if(!H.count) printf("The HashTable has no elem!\n"); /*哈希表空*/ else { printf("Please input the keynum(int) of the elem to search:"); scanf("%d",&R.keynum); /*输入待查记录的关键字*/ temp=SearchHash(H,R.keynum,&position); /*temp=True:记录查找成功;temp=False:没有找到待查记录*/ if(temp) printf("The position of the elem is %d\n",position); else printf("The elem isn't exist!\n"); } break; case '3': if(H.count==MAXSIZE) /*哈希表已满*/ { printf("The HashTable is full!\n"); break; } printf("Please input the elem(int) to insert:"); scanf("%d",&R.keynum); /*输入要插入的记录*/ temp=InsertHash(&H,R); /*temp=True:记录插入成功;temp=False:已存在关键字相同的记录*/ if(temp) printf("Sucess to insert the elem!\n"); else printf("Fail to insert the elem.The same elem has been exist!\n"); break; case '4': printf("Please input the keynum of the elem(int) to delet:"); scanf("%d",&R.keynum); /*输入要删除记录的关键字*/ temp=DeleteHash(&H,R); /*temp=True:记录删除成功;temp=False:待删记录不存在 */ if(temp) printf("Sucess to delete the elem!\n"); else printf("The elem isn't exist in the HashTable!\n"); break; default: j='n'; } } printf("The program is over!\nPress any key to shut off the window!\n"); getchar(); } void InitialHash(HashTable *H) {/*哈希表初始化*/ int i; (*H).count=0; for(i=0;i<MAXSIZE;i++) (*H).elemflag[i]=NULLKEY; } void CreateHash(HashTable *H) {/* 根据从键盘上输入的一系列整数(不超过12个,以-1结束)建立哈希表 */ Record e; printf("请输入的一系列整数(不超过12个,以-1结束)以建立哈希表:\n"); scanf("%d",&e.keynum); while(e.keynum!=-1) if(InsertHash(H,e)) scanf("%d",&e.keynum); else { printf("请输入不重复的数据!"); return; } } void PrintHash(HashTable H) { /*显示哈希表所有元素及其所在位置*/ int i; for(i=0;i<MAXSIZE;i++) /*显示哈希表中记录所在位置*/ if(H.elemflag[i]==HAVEKEY) /*只显示标志为HAVEKEY(存放有记录)的元素*/ printf("%-4d",i); printf("\n"); for(i=0;i<MAXSIZE;i++) /*显示哈希表中记录值*/ if(H.elemflag[i]==HAVEKEY) printf("%-4d",H.elem[i]); printf("\ncount:%d\n",H.count); /*显示哈希表当前记录数*/ } BOOL SearchHash(HashTable H,int k,int *p) {/*在开放定址哈希表H中查找关键字为k的数据元素,若查找成功,以p指示 待查数据元素在表中的位置,并返回True;否则,以p指示插入位置,并 返回False*/ int p1; p1=(*p)=Hash(k); /*求得哈希地址*/ while(H.elemflag[(*p)]==HAVEKEY&&k!=H.elem[(*p)]) /*该位置中填有记录并且关键字不相等*/ { (*p)++; /*冲突处理方法:线性探测再散列*/ if((*p)>=MAXSIZE) (*p)=(*p)%MAXSIZE; /*循环搜索*/ if((*p)==p1) return False; /*整个表已搜索完,没有找到待查元素*/ } if(k==H.elem[(*p)]&&H.elemflag[(*p)]==HAVEKEY) /*查找成功,p指示待查元素位置*/ return True; else return False; /*查找不成功*/ } BOOL InsertHash(HashTable *H,Record e) {/*查找不成功时插入元素e到开放定址哈希表H中,并返回True,否则返回False*/ int p; if(SearchHash((*H),e.keynum,&p)) /*表中已有与e有相同关键字的元素*/ return False; else { (*H).elemflag[p]=HAVEKEY; /*设置标志为HAVEKEY,表示该位置已有记录*/ (*H).elem[p]=e.keynum; /*插入记录*/ (*H).count++; /*哈希表当前长度加一 */ return True; } } BOOL DeleteHash(HashTable *H,Record e) {/*在查找成功时删除待删元素e,并返回True,否则返回False*/ int p; if(!SearchHash((*H),e.keynum,&p)) /*表中不存在待删元素*/ return False; else {(*H).elemflag[p]=DELKEY; /*设置标志为DELKEY,表明该元素已被删除*/ (*H).count--; /*哈希表当前长度减一*/ return True; } } int Hash(int kn) {/*哈希函数:H(key)=key MOD 11*/ return (kn%11); }
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作者:syxChina
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