数据结构——哈希表

本文介绍了一个使用哈希表实现的学生信息通讯录系统。哈希表通过姓名作为关键字,采用取模法设计哈希函数,并利用拉链法解决冲突。系统具备初始化、显示、查找、插入和删除学生信息等功能。

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散列表(Hash table,也叫哈希表),是根据关键字(Key value)而直接访问在内存存储位置的数据结构。也就是说,它通过把键值通过一个函数的计算,映射到表中一个位置来访问记录,这加快了查找速度。这个映射函数称做散列函数,存放记录的数组称做散列表。

笔者所写程序为实现一个针对学生信息的简单通讯录。学生信息有姓名、性别、学号、电话号码等。以学生姓名(汉语拼音)为关键字设计哈希表,用简单的取模方法设计哈希函数,用拉链法处理冲突。

基本功能有:

  • 初始化哈希表:针对一组同学数据进行初始化哈希表(文件读取)。
  • 显示元素:显示已经创建的哈希表。
  • 查找元素:查找哈希表中的元素,分为查找成功和查找不成功(元素不存在)。(在查找过程中给出比较次数)
  • 插入元素:在哈希表中插入一个元素,分为插入成功和不成功(元素已存在、插入元素非法)。
  • 删除元素:在已有的数据中,删除一个元素。
  • 退出系统:退出程序。
//By Shuangquan Lyu</
一、 设计课题:哈希表设计 二、 需求分析: 课题的目的和任务:根据数据元素的关字和哈希函数建立哈希表并初始化哈希表,用开放定址法处理冲突,按屏幕输出的功能表选择所需的功能实现用哈希表对数据元素的插入,显示,查找,删除。 初始化哈希表时把elem[MAXSIZE]、elemflag[MAXSIZE]和count分别置0。创建哈希表时按哈希函数创建哈希表,输入数据元素的关字时,以“0”结束输入且要求关字为正整数,数据元素个数不允许超过表长MAXSIZE。 输出的形式:根据所选择的哈希表的功能输出相应提示语句和正确结果。 程序的功能:将一组个数不超过哈希表长度的数据元素,按其关字和哈希函数存入哈希表中,如果产生冲突用开放定址法处理并找出相应的地址。能实现用哈希表对数据元素的插入,显示,查找,删除。 测试数据: maxsize=10 哈希函数:H(key)=key%7 处理冲突方法: 开放定址法 Hi=(H(key)+di)%13 i=1,2,3,…,9 三、实验概要设计: ADT HashTable { 数据对象:D1={ai|ai∈elem[MAXSIZE],i=0,1,2,…,0≦n≦MAXSIZE } elem [MAXSIZE]是哈希表中关字的集合,MAXSIZE为哈希表长。} D2={ai|ai∈elemflag[MAXSIZE]是哈希表中有无关字的标志的集合,MAXSIZE为哈希表长。} 基本操作: Hash(key) 初始条件:数据元素关字key已存在 操作结果:根据哈希函数计算相应地址,并返回此地址。 InitialHash(HashTable &H) 初始条件:哈希表H已存在 操作结果:初始化哈希表把elem[MAXSIZE]、elemflag[MAXSIZE]和count分别置0。 SearchHash(HashTable &H,int k) 初始条件:哈希表H已存在 操作结果:在开放定址哈希表H中查找关字为k的元素,若查找成功,并返回SUCCESS;否则返回UNSUCCESS。 InsertHash(HashTable &H,int e) 初始条件:哈希表H已存在 操作结果:查找不成功时插入数据元素e到开放定址哈希表H中,并返回SUCCESS;否则输出已有此数!插入失败!并返回UNSUCCESS。 CreateHash(HashTable &H) 操作结果:构造哈希表。 PrintHash(HashTable H) 初始条件:哈希表H已存在 操作结果:将哈希表存储状态显示输出。 DeleteHash(HashTable &H,int e) 初始条件:哈希表H已存在 操作结果:若通过哈希函数找到相应的位置并且此位置的elemflag[MAXSIZE]==1,删除相应位置的数据元素的关字并把elemflag[MAXSIZE]==2,否则,输出无此数的提示语。 2. 本程序包括如下功能模块 哈希函数模块,冲突处理模块,哈希表初始化模块,哈希表创建模块,哈希表显示模块,按关字查找模块,插入模块,删除模块和主程序模块。 四、基本操作的算法描述: 1.宏定义 #define MAXSIZE 10 #define SUCCESS 1 #define UNSUCCESS 0 2.数据类型、数据元素的定义 typedef struct { int elem[MAXSIZE]; int elemflag[MAXSIZE]; int count; }HashTable; 3. 哈希表的基本操作的算法描述 //初始化哈希函数 void InitialHash(HashTable &H)/*哈希表初始化*/ { int i; H.count=0; for(i=0;i<MAXSIZE;i++) { H.elem[i]=0; H.elemflag[i]=0; } } //哈希函数 int Hash(int kn) /*哈希函数H(key)=key MOD 7*/ { return (kn%7); } //查找函数 int SearchHash(HashTable &H,int k) /*查找关字为k的元素*/ { int t,s; s=t=Hash(k); //调用哈希函数 xun: if(H.elem[t]==k&&H.elemflag[t]==1) return SUCCESS; //如果相应的地址上的数等于k,返回1 else if(H.elem[t]!=k&&H.elemflag[t]==1) { //相应地址有数但不等于k并且H.elemflag[t]==1 t=(t+1)%MAXSIZE; // 处理冲突 goto xun; } else return UNSUCCESS; //返回0 } //插入函数 int InsertHash(HashTable &H,int e)/*插入元素e*/ { int p; p=Hash(e); if(SearchHash(H,e) ) //调用查找函数,如果有此数返回1 { cout<<"已有此数!"<<endl; return UNSUCCESS; //插入是吧,返回0 } else //查找失败,返回0 { H.elemflag[p]=1; //把状态标志置1 H.elem[p]=e; //把关字放入相应的地址 H.count++; //计数加1 return SUCCESS; //插入成功,返回1 } } //创建哈希表的函数 void CreateHash(HashTable &H)/*创建哈希表*/ { int s; int e; cout<<"请输入哈希表:(输入0结束!)"<<endl; cin>>e; while(e) { s=InsertHash(H,e); //调用插入函数 if(!s) { cout<<"此数已存在!"; cin>>e; } else cin>>e; } } //显示函数 void PrintHash(HashTable H) /*显示元素及其位置*/ { cout<<"哈希表地址:"; int i; for(i=0;i<MAXSIZE;i++) cout<<i<<" "; cout<<endl<<"关字: "; for(i=0;i<MAXSIZE;i++) cout<<H.elem[i]<<" "; cout<<endl<<"关字标志:"; for(i=0;i<MAXSIZE;i++) cout<<H.elemflag[i]<<" "; } //删除函数 int DeleteHash(HashTable &H,int e) /*删除元素e*/ { int i; int a=0; for(i=0;i<MAXSIZE;i++) if(H.elem[i]==e&&H.elemflag[i]==1) { H.elemflag[i]=2; H.count--; H.elem[i]=0; a++; return SUCCESS; } if(!a) { cout<<"无此数!"<<endl; return UNSUCCESS; } } //主函数 void main() { HashTable H; int m,k,p; int R; do{ cout<<endl<<"\t\t******************请选择功能********************"<<endl; cout<<"\t\t\t1.初始化哈希表"<<endl<<"\t\t\t2.创建哈希表"<<endl<<"\t\t\t3.查找" <<endl<<"\t\t\t4.插入"<<endl<<"\t\t\t5.删除"<<endl<<"\t\t\t6.输出哈希表:"<<endl<<"\t\t\t0.退出"<<endl; cout<<"\t\t************************************************"<<endl; cin>>m; switch(m) { case 1: InitialHash(H);break; case 2: CreateHash(H);break; case 3: cout<<endl<<"请输入要查找的关字:"; cin>>k; p=SearchHash(H,k); if(p) cout<<"查找成功!"<<endl; else cout<<"查找失败!"<<endl; break; case 4: cout<<endl<<"请输入要插入的关字:"; cin>>R; p=InsertHash(H,R); if(p) cout<<"插入成功!"<<endl; else cout<<"插入失败!"<<endl; break; case 5: cout<<"请输出要删除的关字:"; cin>>R; p=DeleteHash(H,R); if(p) cout<<"删除成功!"<<endl; else cout<<"删除失败!"<<endl; break; case 6: PrintHash(H);break; case 0: break; default: cout<<endl<<"选择错误!";break; }
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