一个简易的短地址服务小练习

从零实现一个简易的本地短地址服务练习：原理详解与C语言实践

（示意图：长URL与短地址转换过程）

一、需求背景

1.1 为什么需要短地址？

• 节省字符空间：在短信、社交媒体等场景中缩短长链接
• 美化展示：提升营销链接的可读性和点击率
• 访问统计：通过短地址追踪访问数据

1.2 核心功能需求

功能	输入	输出
生成短地址	原始URL（最长2048字符）	5位短码（如abc12）
查询原始地址	5位短码	对应的原始URL
访问统计	自动记录	显示每个短码的访问次数

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二、实现原理

2.1 核心算法：十进制转62进制

# 伪代码示例
def decimal_to_base62(num):
    charset = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
    code = ""
    while num > 0:
        code = charset[num%62] + code
        num = num // 62
    return code.zfill(5)  # 固定5位长度

字符集映射表

十进制	62进制表示
0	0
…	…
10	a
36	A
61	Z

2.2 系统架构设计

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三、代码实现解析

3.1 数据结构设计

#define MAX_URL_LEN 2048
#define CODE_LEN 5

typedef struct {
    char original_url[MAX_URL_LEN];  // 原始URL
    char short_code[CODE_LEN + 1];  // 短码+结束符
    int access_count;                // 访问计数器
} UrlEntry;

3.2 核心函数解析

进制转换函数

char* decimal_to_base62(unsigned long long num) {
    static const char charset[] = 
        "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    static char code[CODE_LEN + 1] = "00000";
    
    int pos = CODE_LEN - 1;
    while (num > 0 && pos >= 0) {
        int rem = num % 62;
        code[pos--] = charset[rem];  // 逆向填充
        num /= 62;
    }
    return code;
}

关键点说明：

• 使用静态变量保存结果
• 从右向左填充保证短码顺序正确
• 自动补零处理小数值

生成短地址流程

void generate_short_url() {
    // 输入校验
    if (num_entries >= MAX_ENTRIES) {
        printf("存储空间已满！\n");
        return;
    }
    
    // 读取URL
    char url[MAX_URL_LEN];
    fgets(url, sizeof(url), stdin);
    
    // 生成短码
    unsigned long long seq = num_entries + 1;
    char* code = decimal_to_base62(seq);
    
    // 存储记录
    UrlEntry new_entry;
    strncpy(new_entry.original_url, url, MAX_URL_LEN);
    strncpy(new_entry.short_code, code, CODE_LEN + 1);
    entries[num_entries++] = new_entry;
}

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四、使用演示

4.1 操作界面

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1. 生成短地址
2. 查询短地址
3. 显示所有记录
4. 退出程序
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4.2 典型使用流程

# 生成短地址
请输入原始URL：https://www.example.com/very/long/url/path
生成成功！短地址：http://t.cn/00001

# 查询短地址
请输入短码：00001
原始URL：https://www.example.com/very/long/url/path
访问次数：1次

# 显示记录
1. http://t.cn/00001 => https://www.example.com/... (访问：3次)

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五、扩展优化方向

5.1 当前局限

• 内存存储，重启数据丢失
• 线性查询效率低
• 无真实HTTP服务

5.2 改进方案

优化方向	实现方案	预期效果
持久化存储	使用SQLite数据库	数据永久保存
查询优化	建立哈希索引	O(1)时间复杂度查询
分布式部署	使用Snowflake算法生成ID	支持高并发
Web服务化	集成libevent网络库	支持HTTP访问

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六、实验总结

通过本实验，我们完整实现了：

1. 62进制压缩算法
2. 命令行交互系统
3. 基础访问统计功能

关键收获：

• 理解短地址服务的核心原理
• 掌握进制转换的实际应用
• 实践C语言模块化开发