哈希函数的开散列

一、哈希桶：
1、通过哈希函数计算桶号
（1）哈希桶的最佳状态，就是每个桶下面挂一个元素（动态的可以增容：表格中的元素和总的个数相等）：解决了一个哈希桶下面挂多个元素的情况
（2）素数表泄露，则别人知道了增容方式，受到攻击。继续增容，导致插入相同元素的概率增加，一条表格下挂的元素增多，使性能下降。解决方法：
      在下面挂一个红黑树，效率达到lgN
2、每个桶下面挂一个链表，链表采用头插，效率高(尾插效率低）
二、哈希桶的实现
HashBucket.h

# pragma once
# include<stdio.h>
# include<assert.h>
# include<stdlib.h>
# include<malloc.h>
# include"Common.h"
typedef int DataType;
typedef struct HashNode
{
	struct HashNode *_pNext;
	DataType _data;//哈希表中存放的数据
}HashNode;
typedef struct HashBucket//哈希桶
{
	HashNode **_table;//二级指针，表示哈希表格，指向哈希桶的空间（桶中存放指向链表的指针）
	int _capacity;//容量
	int _size;//哈希表格中有效元素的个数
}HashBucket;
//初始化
void HashBucketInit(HashBucket *ht,int capacity);
//元素不可以重复的插入
void HashBucketInsertUnique(HashBucket *ht, DataType data);
//元素可以重复的插入
void HashBucketInsertEqual(HashBucket *ht, DataType data);
//删除不可以重复的元素
void HashBucketDeleteUnique(HashBucket *ht, DataType data);
//删除可以重复的元素
void HashBucketDeleteEqual(HashBucket *ht, DataType data);
//查找
HashNode* HashBucketFind(HashBucket *ht, DataType data);
//哈系桶中有多少元素
int HashBucketSize(HashBucket *ht);
//哈希桶是不是空的
int HashBucketEmpty(HashBucket *ht);
//销毁哈希桶
void HashBucketDestory(HashBucket *ht);

HashBucket.c

 

# include"HashBucket.h"
# include"Common.h"
//哈希函数
int HashFunc(HashBucket *ht, DataType data)
{
	return data%ht->_capacity;
}
void HashBucketInit(HashBucket *ht, int capacity, int IsLineDetetive)
{
	int i = 0;
	assert(ht);
	//获取下一个元素，防止下一个元素不为素数
	capacity = GetNextPrime(capacity);
	//开辟哈希桶的空间
	ht->_table = (HashNode**)malloc(sizeof(HashNode*)*capacity);
	if (NULL == ht->_table)//如果开辟空间失败，返回空
	{
		assert(0);
		return;
	}
	for (; i < capacity; ++i)//初始化空间的每一个位置为空
		ht->_table[i] = NULL;
	ht->_capacity = capacity;
	ht->_size = 0;
}
void HashBucketInsertUnique(HashBucket *ht, DataType data)
{
	HashNode *pNewNode = NULL;
	//计算元素的桶号
	int bucketNo = HashFunc(ht, data);
	//检测元素是否在当前桶中（元素须唯一），遍历一遍
	HashNode *pCur = ht->_table[bucketNo];//从bucketNo位置开始遍历
	while (pCur)
	{
		if (data == pCur->_data)//若果存在则返回
			return;
		pCur = pCur->_pNext;//不存在，则继续往下走
	}
	//创建新节点，在哈希桶下的链表中插入元素
	pNewNode = BuyHashNode(data);
	//头插法
	pNewNode->_pNext = ht->_table[bucketNo];
	ht->_table[bucketNo] = pNewNode;
	ht->_size++;
}
HashNode *BuyHashNode(DataType data)
{
	HashNode *pNewNode = (HashNode*)malloc(sizeof(HashNode));
	if (NULL == pNewNode)//新空间申请失败
	{
		assert(0);
		return NULL;
	}
	//节点创建成功
	pNewNode->_data = data;
	pNewNode->_pNext = NULL;
	return pNewNode;
}

void HashBucketDeleteUnique(HashBucket *ht, DataType data)
{
 	//计算元素的桶号
	int bucketNo = HashFunc(ht, data);
	//检测元素是否在当前桶中
	HashNode *pPre = NULL;
	HashNode *pCur = ht->_table[bucketNo];//找到了桶的位置
	while (pCur)
	{
		if (data == pCur->_data)//等于此位置
		{
			//删除链表中的第一个节点
			if (pCur == ht->_table[bucketNo])//cur是链表中的第一个节点，
			{
				ht->_table[bucketNo] = pCur->_pNext;//哈希桶里直接放cur的下一个节点
			}
			//不是链表中的第一个节点
			else
			{
				pPre->_pNext = pCur->_pNext;//前一个节点指向当前节点的下一个节点
			}
			free(pCur);
			ht->_size--;
			return;
		}
		pPre = pCur;//如果不是pPre记录下pCur
		pCur = pCur->_pNext;//cur继续向后走
	}
}
void HashBucketInsertEqual(HashBucket *ht, DataType data)
{
	int bucketNo = HashFunc(ht, data);//计算桶号，通过哈希函数计算
	//可以重复，不用检测链表中是否已经存在此元素，直接向链表中插入此元素即可
	HashNode *pNewNode = BuyHashNode(data);//给定新节点
	//头插
	pNewNode->_pNext = ht->_table[bucketNo];//新节点连接原节点，原节点为桶位置
	ht->_table[bucketNo] = pNewNode;//此时桶的位置为新节点的位置
	ht->_size++;
}

 

void HashBucketDeleteEqual(HashBucket *ht, DataType data)
{
	//在当前哈系桶中查找桶位置
	int bucketNo = HashFunc(ht, data);
	HashNode *pPre = NULL;
	HashNode *pCur = ht->_table[bucketNo];
	while (pCur)
	{
		if (data == pCur->_data)
		{
			if (pCur == ht->_table[bucketNo])//当前要删除元素元素是桶位置
			{
				ht->_table[bucketNo] = pCur->_pNext;
				free(pCur);
				pCur = ht->_table[bucketNo];//继续朝后走，后面有可能还有要删除位置
			}
			else//是要删除的节点，且在链表处，不在桶位置
			{
				pPre->_pNext = pCur->_pNext;
				free(pCur);
				pCur = pPre->_pNext;
			}
		}
		else//不相等
		{
			pPre = pCur;
			pCur = pCur->_pNext;
		}
	}
}
int HashBucketSize(HashBucket *ht)
{
	return ht->_size;
}
int HashBucketEmpty(HashBucket *ht)
{
	return 0 == ht->_size;
}
void HashBucketDestory(HashBucket *ht)
{
	int i = 0;
	for (; i < ht->_capacity; ++i)//i表示要删除的桶
	{
		HashNode *pCur = ht->_table[i];
		while (pCur)//只要桶里面有节点
		{
			//删除链表中第一个节点的位置
			ht->_table[i] = pCur->_pNext;
			free(pCur);
			pCur = ht->_table[i];//把当前节点放到链表中第一个节点的位置
		}
	}
	free(ht->_table);
	ht->_capacity = 0;
	ht->_size = 0;
}

common.c

//闭散列用的少，因为浪费空间
# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
# include"Common.h"
#define _PrimeSize 28//enum{_PrimeSize =28};

// 使用素数表对齐做哈希表的容量，降低哈希冲突
const unsigned long _PrimeList[_PrimeSize]=
{//可将long换为long long获取更大的素数
	53ul, 97ul, 193ul, 389ul, 769ul,
	1543ul, 3079ul, 6151ul, 12289ul, 24593ul,
	49157ul, 98317ul, 196613ul, 393241ul, 786433ul,
	1572869ul, 3145739ul, 6291469ul, 12582917ul, 25165843ul,
	50331653ul, 100663319ul, 201326611ul, 402653189ul, 805306457u,
	1610612711ul, 3221225473ul, 4294967291ul
};
//获取比容量大的第一个素数
size_t GetNextPrime(size_t capacity)
{
	int i = 0;
	for (; i < _PrimeSize; ++i)
	{
		if (_PrimeList[i]>capacity)//容量小于素数，直接返回该素数
			return _PrimeList[i];
	}
	return _PrimeList[_PrimeSize - 1];//容量太大了，返回最后一个素数
}
unsigned int StrToInt(const char * str)
{
	unsigned int seed = 131; // 31 131 1313 13131 131313
	unsigned int hash = 0;
	while (*str)
	{
		hash = hash * seed + (*str++);
	}
	return (hash & 0x7FFFFFFF);
}