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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