HashTable 基于开放地址法

本文介绍了一种基于定常数组的开放地址法实现的HashTable,详细解释了如何通过线性探测来处理冲突,并讨论了删除操作的影响。此外,还提供了完整的源代码示例和测试方法。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

该HashTable基于定常数组的开放地址法,搜索时采用线性探测发

由于删除时使用标志的做法,因此该HashTable常作删除会导致效率的下降。

为了保证此表的操作效率,数组的大小为所需要存储的数据的两倍。如果再细致一些,应该是大于其两倍的的第一个质数,这样可以减小Hash冲突的可能性,不过这里没有这样作,同样是为了代码清晰。

HashTable的遍历不占优势,此处没有实现。

API

find:查找指定键的数据项目

add:添加新数据

remove:删除指定键的数据项目

Item为辅助类,为了简便,关键字使用非负整数,且没有采用标准的set,get方法

HashTable.main提供一个简便的测试。

其他的实现请参见链接表HashTable ,再用Hash探测的HashTable

public class Item {
    private int key;
    private Object value;

    public Item(int key, Object value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }

    public int key() { return key; }
    public Object value() { return value; }
}

 

public class HashTable  {
    private Item noItem = new Item(-1,null);        
    private Item[] array;
    private int size;
    public HashTable(int size) {
        array = new Item[size * 2];
    }

    public void add(Item item) {
        assert size < array.length ;
        int keyHash = getKeyHash(item.key());
        while(array[keyHash] != null && array[keyHash].key() == -1) {
            keyHash++;
            keyHash %= array.length;
        }
        array[keyHash] = item;
        size++;
    }

    private int getKeyHash(int value) {
        return value%array.length;
    }

    public Item find(int key) {
        int keyHash = getKeyHash(key);
        while(array[keyHash] != null) {
            if(array[keyHash].key() == key) return array[keyHash];
            keyHash++;
            keyHash %= array.length;
        }
        return null;
    }

    public Item remove(int key) {
        int keyHash = getKeyHash(key);
        while(array[keyHash] != null) {
            if(array[keyHash].key() == key) {
                Item result = array[keyHash];
                array[keyHash] = noItem;
                return result;
            }
            keyHash++;
            keyHash %= array.length;
        }
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        HashTable t = new HashTable(5);
        t.add(new Item(1,"hello"));
        t.add(new Item(6,"world"));
        t.add(new Item(3,"jason"));
        t.add(new Item(104,"orange"));
        t.add(new Item(9,"peter"));

        assert t.find(6).value().equals("world");
        assert t.find(104).value().equals("orange");
        assert t.find(9).value().equals("peter");
        assert t.find(87) == null;
        assert t.remove(3).value().equals("jason");
        assert t.find(3) ==  null;
        assert t.remove(6).value().equals("world");
        assert t.find(6) ==  null;
        
        t.add(new Item(6,"temp"));
        assert t.find(6).value().equals("temp");
    }
}

 

 

### C语言中使用开放地址法实现哈希表 #### 创建哈希表结构体 为了创建一个基于开放地址法的哈希表,首先需要定义哈希表的结构体。此结构体不仅包含数组来保存键值对,还需要记录当前哈希表大小以及容量。 ```c #define INITIAL_CAPACITY 53 // 初始容量设为素数以减少冲突概率 typedef struct { char* keys[INITIAL_CAPACITY]; int values[INITIAL_CAPACITY]; size_t capacity; } HashTable; ``` 上述代码展示了哈希表的基础框架[^1]。 #### 初始化哈希表函数 初始化操作会分配内存并设置初始参数: ```c void initHashTable(HashTable *ht) { ht->capacity = INITIAL_CAPACITY; } ``` 这段代码负责准备一个新的哈希表实例以便后续的操作[^2]。 #### 插入元素到哈希表 当插入新条目时,如果发生碰撞,则采用线性探测的方式寻找下一个可用位置直到找到空位为止。 ```c unsigned long hashFunction(const char *str, unsigned long tableSize); int insertIntoHT(HashTable *ht, const char *key, int value){ unsigned long index = hashFunction(key, ht->capacity); while (ht->keys[index]) { // 如果当前位置已被占用则继续探查下一槽位 if(strcmp(ht->keys[index], key)==0){ // 若已存在相同键名则更新其对应的值 ht->values[index]=value; return 0; } ++index %= ht->capacity; // 循环遍历整个数组直至发现未被使用的索引处 } ht->keys[index]=(char*)malloc(strlen(key)+1); strcpy(ht->keys[index], key); ht->values[index]=value; return 1; } ``` 这里实现了基本的插入逻辑,并处理了重复键的情况[^3]。 #### 查找特定项 对于查询功能来说,在遇到第一个匹配项前持续沿用相同的散列算法计算下标来进行比较。 ```c int searchInHT(HashTable *ht, const char *key){ unsigned long index=hashFunction(key, ht->capacity), originalIndex=index; do{ if(!ht->keys[index]) break; // 当到达尚未填充的位置即停止搜索 if(strcmp(ht->keys[index], key)==0) return ht->values[index]; index=(++index)%ht->capacity; }while(index!=originalIndex); // 防止无限循环回到起点 printf("Key not found\n"); return -1; } ``` 该部分描述了如何定位指定键所关联的数据项[^4]。 #### 删除某个键及其对应值 删除操作相对复杂一些,因为简单置空可能会破坏其他正在查找路径上的连贯性。因此通常标记为“已删除”,但仍保留占位符状态。 ```c bool deleteFromHT(HashTable *ht, const char *key){ unsigned long index=hashFunction(key, ht->capacity), originalIndex=index; do{ if (!ht->keys[index]){ return false; // 提前结束以防越界访问 } if(strcmp(ht->keys[index], key)==0){ free(ht->keys[index]); ht->keys[index]="DELETED"; // 使用特殊字符串作为墓碑标志 return true; } index=(++index)%ht->capacity; }while(index != originalIndex); return false; } ``` 以上就是利用开放寻址策略构建简易版C语言哈希表的方法概述[^5]。
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