[数据结构 - 第8章] 查找之哈希表（C语言实现）

首先是需要定义一个哈希表的结构以及一些相关的常数。其中 HashTable 就是哈希表结构。结构当中的 elem 为一个动态数组。

#define HASHSIZE 12 // 定义哈希表长为数组的长度
#define NULLKEY -32768 // 空关键码

typedef struct
{
	int *elem; // 数据元素存储基址，动态分配数组
	int count; //  当前数据元素个数
}HashTable;

int m = 0; // 哈希表表长，全局变量

一、哈希表基本操作

1.1 初始化操作

有了结构的定义，我们可以对哈希表进行初始化：

// 初始化哈希表
Status initHashTable(HashTable *H)
{
	int i;

	m = HASHSIZE;
	H->count = m;
	H->elem = (int *)malloc(m*sizeof(int));
	for (i = 0; i<m; i++)
		H->elem[i] = NULLKEY;

	return TRUE;
}

1.2 构造哈希函数操作

为了插入时计算地址，我们需要定义哈希函数，哈希函数可以根据不同情况更改算法。这里我们使用的构造方法为除留余数法：

// 构造哈希函数
int hash(int key)
{
	return key % m; // 构造方法为除留余数法
}

1.3 插入关键字操作

初始化完成后，我们可以对哈希表进行插入操作。假设我们插入的关键字集合就是前面的 {12,67,56,16,25,37,22,29,15,47,48,34}。这里使用开放定址法来避免哈希冲突：

// 插入关键字进哈希表
void insertHash(HashTable *hash, int key)
{
	int addr = hashFun(key); // 求哈希地址
	while (hash->elem[addr] != NULLKEY) // 如果不为空，则冲突
	{
		addr = (addr + 1) % m; // 开放定址法的线性探测
	}
	hash->elem[addr] = key; // 直到有空位后插入关键字
}

1.4 查找关键字操作

哈希表存在后，我们在需要时就可以通过哈希表查找要的记录。

// 哈希表查找关键字
Status searchHash(HashTable hash, int key, int *addr)
{
	*addr = hashFun(key); // 求哈希地址，如果后面的hash.elem[*addr] == key，则说明查找成功，直接返回
	while (hash.elem[*addr] != key) // 否则，使用开放定址法继续查找
	{
		*addr = (*addr + 1) % m; // 开放定址法的线性探测
		// 如果 查找到NULLKEY | 循环回到原点，则说明关键字不存在，返回FALSE
		if (hash.elem[*addr] == NULLKEY || *addr == hashFun(key))
			return FALSE;
	}

	return TRUE;
}

可以看出，查找的代码与插入的代码非常类似，只需做一个不存在关键字的判断而已。

二、完整程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>   

#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 100 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;	/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如TRUE等 */

#define HASHSIZE 12 // 定义哈希表长为数组的长度
#define NULLKEY -32768 // 空关键字

typedef struct
{
	int *elem; // 数据元素存储基址，动态分配数组
	int count; //  当前数据元素个数
}HashTable;

int m = 0; // 哈希表表长，全局变量

Status initHashTable(HashTable *hash); // 初始化哈希表
// 构造哈希函数
int hashFun(int key);

// 初始化哈希表
Status initHashTable(HashTable *hash)
{
	int i;

	m = HASHSIZE;
	hash->count = m;
	hash->elem = (int *)malloc(m*sizeof(int));
	for (i = 0; i<m; i++)
		hash->elem[i] = NULLKEY;

	return TRUE;
}

// 构造哈希函数
int hashFun(int key)
{
	return key % m; // 构造方法为除留余数法
}

// 插入关键字进哈希表
void insertHash(HashTable *hash, int key)
{
	int addr = hashFun(key); // 求哈希地址
	while (hash->elem[addr] != NULLKEY) // 如果不为空，则冲突
	{
		addr = (addr + 1) % m; // 开放定址法的线性探测
	}
	hash->elem[addr] = key; // 直到有空位后插入关键字
}

// 哈希表查找关键字
Status searchHash(HashTable hash, int key, int *addr)
{
	*addr = hashFun(key); // 求哈希地址，如果后面的hash.elem[*addr] == key，则说明查找成功，直接返回
	while (hash.elem[*addr] != key) // 否则，使用开放定址法继续查找
	{
		*addr = (*addr + 1) % m; // 开放定址法的线性探测
		// 如果 查找到NULLKEY | 循环回到原点，则说明关键字不存在，返回FALSE
		if (hash.elem[*addr] == NULLKEY || *addr == hashFun(key))
			return FALSE;
	}

	return TRUE;
}

int main()
{
	int arr[HASHSIZE] = {12, 67, 56, 16, 25, 37, 22, 29, 15, 47, 48, 34}; // 要插入关键字
	int key = 39; // 关键字
	int addr; // 哈希地址
	HashTable hash;

	// 初始化哈希表
	initHashTable(&hash);

	// 插入关键字到哈希表
	for (int i = 0; i<m; i++)
		insertHash(&hash, arr[i]);

	// 查找Key为39的关键字（会失败）
	int result = searchHash(hash, key, &addr);
	if (result)
		printf("查找 %d 的哈希地址为：%d \n\n", key, addr);
	else
		printf("查找 %d 失败。\n\n", key);

	// 遍历查找关键字（都会成功）

	for (int i = 0; i<m; i++)
	{
		key = arr[i];
		searchHash(hash, key, &addr);
		printf("查找 %d 的哈希地址为：%d \n", key, addr);
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

输出结果如下图所示：

参考：

《大话数据结构 - 第8章》 查找