C语言数据结构哈希表详解

/*
* 程序名：hash.c，此程序演示哈希表的实现，数据元素单链表带头结点。
* 
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 哈希表中数据元素的结构体。
typedef struct Element
{
unsigned int key; // 关键字。
int value;        // 数据元素其它数据项，可以是任意数据类型。
// char value[1001];        // 数据元素其它数据项，可以是任意数据类型。
}Element;

// 数据元素单链表。
typedef struct Node
{
Element elem;      // 数据元素。
struct Node *next; // next指针。
}Node;

// 哈希表
typedef struct HashTable
{
struct Node *head;  // 数据元素存储基址，动态分配数组。
int tablesize;      // 哈希表当前大小，即表长。
int count;          // 哈希表中数据元素的个数。
}HashTable;

// 初始化哈希表，tablesize为哈希表的表长，返回哈希表的地址。
HashTable *InitHashTable(const unsigned int tablesize)
{
// 分配哈希表。
HashTable *hh=(HashTable *)malloc(sizeof(HashTable));

hh->tablesize=tablesize;  // 哈希表长。

// 分配和初始化数据元素单链表的头结点。
hh->head=(Node *)malloc((hh->tablesize)*sizeof(Node));
memset(hh->head,0,(hh->tablesize)*sizeof(Node));

hh->count=0;  // 哈希表中数据元素个数置为0。

return hh;
}

// 哈希函数。
unsigned int Hash(HashTable *hh,unsigned int key)
{
return key%hh->tablesize;  // 对表长取余。
}

// 在哈希表中查找关键字，成功返回单链表结点的地址，失败返回空。
Node *LookUp(HashTable *hh,unsigned int key)
{
int ii;

ii=Hash(hh,key);  // 获取关键key的哈希地址。

Node *pp=hh->head[ii].next;

// 遍历单链表。
while( (pp!=NULL) && (pp->elem.key!=key) )
{
  pp=pp->next;
}

return pp;
}

// 从哈希表中删除关键及其数据，成功返回1，如果关键字不存在返回0。
int Delete(HashTable *hh,unsigned int key)
{
int ii;

ii=Hash(hh,key);  // 获取关键key的哈希地址。

Node *pp=&hh->head[ii];

// 遍历单链表，pp指针停留在待删除关键key的前一结点。
while( (pp->next!=NULL) && (pp->next->elem.key!=key) )
{
  pp=pp->next;
}

if (pp->next==NULL) return 0;  // 查找失败。

Node *tmp=pp->next;        // tmp为将要删除的结点。
pp->next=pp->next->next;   // 写成p->next=tmp->next更简洁。

free(tmp);     // 释放结点。

hh->count--;   // 表中元素个数减1。

return 1;
}

// 向哈希表中插入数据元素，成功返回1，如果数据元素关键字已存在，返回0。
int Insert(HashTable *hh,Element *ee)
{
// 查找关键字是否已存在，如果存在，插入失败。
Node *pp=LookUp(hh,ee->key);

if (pp!=NULL) { printf("关键字%d已存在。\n",ee->key); return 0; }

Node *qq=(Node *)malloc(sizeof(Node));

memcpy(&qq->elem,ee,sizeof(Element));

// 用头插法插入新数据元素。
int ii=Hash(hh,ee->key);
qq->next=hh->head[ii].next;
hh->head[ii].next=qq;

hh->count++;   // 表中元素个数加1。

return 1;
}

// 销毁哈希表
void FreeHashTable(HashTable *hh)
{
int ii;

Node *pp,*qq;

// 释放全部的单链表。
for(ii=0;ii<hh->tablesize;ii++)
{
  pp=hh->head[ii].next;
  while(pp)
  {
    qq=pp->next;
    free(pp);
    pp=qq;
  }
}

// 释放全部单链表的头结点数组。
free(hh->head);

free(hh);  // 释放哈希表。
}

// 打印哈希表。
void PrintTable(HashTable *hh)
{
int ii; 

for (ii=0;ii<hh->tablesize;ii++)
{
  Node *pp=hh->head[ii].next;
  while (pp)
  {
    printf("[%d-%d] ",pp->elem.key,pp->elem.value);
    // printf("[%d-%s] ",pp->elem.key,pp->elem.value);
    pp=pp->next;
  }

  printf("^\n");
}

printf("\n");
}

int main()
{
// 初始化哈希表。
HashTable *hh=InitHashTable(10);

Element ee;

// 插入数据元素，关键字从10到20。
ee.key=10; ee.value=110; Insert(hh,&ee);
ee.key=11; ee.value=111; Insert(hh,&ee);
ee.key=12; ee.value=112; Insert(hh,&ee);
ee.key=13; ee.value=113; Insert(hh,&ee);
ee.key=14; ee.value=114; Insert(hh,&ee);
ee.key=15; ee.value=115; Insert(hh,&ee);
ee.key=16; ee.value=116; Insert(hh,&ee);
ee.key=17; ee.value=117; Insert(hh,&ee);
ee.key=18; ee.value=118; Insert(hh,&ee);
ee.key=19; ee.value=119; Insert(hh,&ee);

// 插入数据元素，关键字从20到30。
ee.key=20; ee.value=120; Insert(hh,&ee);
ee.key=21; ee.value=121; Insert(hh,&ee);
ee.key=22; ee.value=122; Insert(hh,&ee);
ee.key=23; ee.value=123; Insert(hh,&ee);
ee.key=24; ee.value=124; Insert(hh,&ee);
ee.key=25; ee.value=125; Insert(hh,&ee);
ee.key=26; ee.value=126; Insert(hh,&ee);
ee.key=27; ee.value=127; Insert(hh,&ee);
ee.key=28; ee.value=128; Insert(hh,&ee);
ee.key=29; ee.value=129; Insert(hh,&ee);

// 插入数据元素，关键字从30到32。
ee.key=30; ee.value=130; Insert(hh,&ee);
ee.key=31; ee.value=131; Insert(hh,&ee);
ee.key=32; ee.value=132; Insert(hh,&ee);

printf("count=%d\n",hh->count);
PrintTable(hh);    // 打印哈希表 

Delete(hh,12);     // 删除哈希表中关键字为12的数据元素。

printf("count=%d\n",hh->count);
PrintTable(hh);    // 打印哈希表 

// 在哈希表中查找关键字18。
Node *pp=LookUp(hh,18);
if (pp==0) printf("LookUp(18) failed.\n");
else printf("key=18,value=%d.\n",pp->elem.value);  

// ee.key=10; strcpy(ee.value,"<no>00010<no/><name>西施</name><yz>绝世美人</yz>"); Insert(hh,&ee);
// PrintTable(hh);    // 打印哈希表 

FreeHashTable(hh);  // 销毁哈希表 

return 0;
}

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