C++学习：【PTA】7-1 实验5-1（散列）

7-1 实验5-1（散列）

利用开放定址法散列表的创建、插入、删除和查找操作，使用线性探测法处理冲突。散列表长度TableSize设置为11，散列函数定义为h(key) = key % TableSize。

输入格式:
输入第一行是一个整数n，表示后面有n行输入。

每行输入表示对散列表的一条操作指令，格式是“指令编号 参数”。

指令编号为1，表示插入操作，此时参数为插入散列表的key，无输出。

指令编号为2，表示删除操作，此时参数为待删除的key，无输出。

指令编号为3，表示查找操作，此时参数为待查找的key，输出查找这个key所需进行的比较次数，之后输出换行符。

例如：

6

1 8

1 19

3 19

2 8

1 30

3 30

输出格式:
进行插入和删除操作时无输出。进行查找操作时，输出查找key所需进行的比较次数及换行符。

例如，对于上面的示例输入，输出为：

2

1

说明：第1行指令为插入8，第2行指令为插入19（与8冲突，因此存入8之后的空位）。第3行指令为查找19，需要比较2次（第1次与8比较，第2次与19比较），因此输出2。第4行指令为删除8（懒惰删除），第5行指令为插入30（插在原先8的存储位置），第6行指令为查找30，只需进行1次比较，因此输出1。

输入样例:
在这里给出一组输入。例如：

10

1 5

1 6

1 16

1 7

3 16

2 5

3 5

1 27

3 27

3 5

输出样例:
在这里给出相应的输出。例如：

3

1

1

5

代码长度限制 16 KB

时间限制 400 ms

内存限制 64 MB

栈限制 8192 KB

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

#define MAXTABLESIZE 100000  // 允许开辟的最大散列列表长度
typedef int ElementType;  // 关键词类型，使用整型
typedef int Index;  // 散列地址类型
typedef Index Position;  // 数据所在位置与散列地址是同一类型

// 散列单元状态类型，分别对应：有合法元素、空单元、有已删除元素
typedef enum {Legitimate, Empty, Delete} EntryType;

typedef struct HashEntry Cell;  // 散列表单元类型
struct HashEntry {
    ElementType Data;  // 存放元素
    EntryType Info;  // 单元状态
};

typedef struct TblNode * HashTable;  // 散列表类型
struct TblNode {
    int TableSize;  // 散列表的最大长度
    Cell* Cells;  // 存放散列单元的指针
};

HashTable CreatTable(int TableSize) {
    // 创建散列表
    HashTable H = (HashTable)malloc(sizeof(struct TblNode));
    H->TableSize = TableSize;  // 保证散列表最大长度是素数
    H->Cells = (Cell *)malloc(H->TableSize * sizeof(Cell));  // 声明单元数组
    // 初始化单元格状态为空单元
    for(int i = 0; i < H->TableSize; i++)
        H->Cells[i].Info = Empty;

    return H;
}

Position Hash(ElementType key, int TableSize) {
    // 哈希函数
    return key % TableSize;
}

Position Find_Linear(HashTable H, ElementType key) {
    // 线性探测法查找元素Key并返回其位置Pos，如果找不到则Pos信息为Empty或者Delete，不是Legitimaye
    int Pos = Hash(key, H->TableSize);  // 初始查找位置

    // 查找操作
    while (true) {
        if (H->Cells[Pos].Info != Legitimate) {  // 如果遇到空单元，则查找失败
            break;
        }

        // 如果不是空单元
        if (H->Cells[Pos].Info == Legitimate && H->Cells[Pos].Data == key) {
            // 找到Key
            break;
        }

        // 当前单元格不是Key，试探下一个单元格
        Pos = (Pos + 1) % H->TableSize;
    }
    return Pos;  // 查找成功，返回Pos，查找失败，则返回空单元位置
}

Position Count_Find_Linear(HashTable H, ElementType key) {
    // 线性探测法查找元素Key并返回其位置Pos，如果找不到则Pos信息为Empty或者Delete，不是Legitimaye
    int Pos = Hash(key, H->TableSize);  // 初始查找位置
    int count = 0;

    // 查找操作
    while (true) {
        count ++;
        if (H->Cells[Pos].Info != Legitimate) {  // 如果遇到空单元，则查找失败
            break;
        }

        // 如果不是空单元
        if (H->Cells[Pos].Info == Legitimate && H->Cells[Pos].Data == key) {
            // 找到Key
            break;
        }

        // 当前单元格不是Key，试探下一个单元格
        Pos = (Pos + 1) % H->TableSize;
    }
    return count;  // 返回查找次数
}

bool Insert_Linear(HashTable H, ElementType Key) {
    // 线性探测法插入函数
    Position Pos = Find_Linear(H, Key);  // 先查找Key是否存在，存在返回Pos，不存在则返回Empty或delete的Pos
    // 如果key不存在
    if(H->Cells[Pos].Info != Legitimate) {
        // 如果这个单元格没有被占用，说明Key可以插入在此，会覆盖Delete
        H->Cells[Pos].Info = Legitimate;
        H->Cells[Pos].Data = Key;
        return true;
    }else {
        printf("键值已存在");  // 如果存在key，不插入
        return false;
    }
}

bool Detete_Linear(HashTable H, ElementType Key) {
    // 线性探测法删除操作
    Position Pos = Find_Linear(H, Key);
    if(H->Cells[Pos].Info == Legitimate) {
        H->Cells[Pos].Info = Delete;  //标记为删除
        return true;
    }
    return false;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int n, command, key;

    HashTable H = CreatTable(11);

    scanf("%d", &n);

    for(int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%d %d", &command, &key);
        switch (command) {
            case 1:  // 插入
                Insert_Linear(H, key);
                break;
            case 2:  // 删除
                Detete_Linear(H, key);
                break;
            case 3:  // 查找
                printf("%d\n", Count_Find_Linear(H, key));
                break;
        }
    }

    // 释放内存
    free(H->Cells);
    free(H);
    return 0;
}