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嵌入式linux c 學習筆記9---雜湊連結串列

阿新 • • 發佈：2019-02-06

/*
 * =====================================================================================
 *
 *       Filename:  hash.c
 *
 *    Description:  hash表
 *         Author: [email protected]
 * =====================================================================================
 */
hash table 又稱散列表，是一種線性儲存結構。
hash的基本思想是：設要儲存的物件個數為n，設定一個長度為m(m>=n)的連續記憶體單元，以線性表中的每個物件的關鍵字ki(0=<i<n-1)為自變數，通過一個雜湊函式的函式h(ki),把ki對映為記憶體單元的地址，並把該物件儲存在這個記憶體單元中。h(ki)也稱為雜湊地址。

雜湊衝突：對於兩個關鍵字ki和kj(i!=j),有ki！=kj，但是有h(ki)=h(kj).
同常把具有不同關鍵字而具有相同雜湊地址的物件稱為“同義詞”，由同義詞引起的衝突稱為同義詞衝突。

雜湊函式的構造方法：
 1： 直接地址法：
     直接地址法是以關鍵字k本生或關鍵字加上某個數值常量c作為雜湊地址的方法。
                h(k)=k+c
                這種方法簡單，當關鍵字的分佈基本連續時，可用直接地址法的雜湊函式，否則，若關鍵字分佈不連續將造成記憶體單元的大量浪費。

2：除留餘數法：
    用關鍵字k除以某個不大於雜湊表長度m的數p所得的餘數作為雜湊地址的方法
                h(k)=k%p
            p應該取不大於m的素數效果最好。
3：數字分析法：
    提取關鍵字中取值教均勻的數字位作為雜湊地址的方法。


雜湊衝突解決的辦法：
    基本思想是當發生雜湊衝突時通過雜湊衝突函式產生一個新的雜湊地址使hl(ki)!=
    hl(kj),雜湊衝突函式產生的雜湊地址仍可能有雜湊衝突問題，此時，在用一個新
    的雜湊衝突函式得到新的雜湊地址，一直到不存在雜湊衝突為止。

    1：開放地址法：雜湊空閒單元既向同義詞關鍵字開發，也向發生衝突的非同義詞開放。
    a：線性探查法：
        從發生衝突的地址開始，依次探查d的下一個地址，直到找到一個空閒地址為止，公式描述為：
            d0=h(k);
            di=(di+1)modm  (1<<i<<m-1)
    b:平方探查法：
            d0=h(k);
                    2
            di=(d0+i )mod m  (1<<i<<m-1)
    缺點：不能探查到雜湊表上的所有單元，但是至少能探查到一半的單元。


    2：拉鍊法：
        拉鍊法是把所有的同義詞用單鏈錶鏈接起來的方法，在這中方法中，雜湊表每個單元存放的不再是記錄本身，而是相應同義詞單鏈表的頭指標。

雜湊表的運算：
    雜湊表的目的主要是用於快速查詢，且插入和刪除均要用到查詢操作。

    以下是有關的型別說明：
        #define maxsize 100  /*定義最大雜湊表的長度*/
        #define NULLKEY -1  /*定義空關鍵值*/
        #define DELKEY -2   /*定義被刪除關鍵字值*/
        typedef int keytype;
        typedef char * infotype;
        typedef struct
        {
            keytype key;
            infotype data;
            int count;
        }hashtable[maxsize];
1:雜湊表的查詢：
    雜湊表的查詢和建表過程類似，假設給定的值是k，根據建表是設定的雜湊函式h，計算出雜湊地址h(k),若表中該地址單元不為空，且該地址的關鍵字不等於k，則按建表時設定的處理衝突的方法找下一個地址。
int searchht(hashtable ha,int p,keytype k)
{
    int i=0;
    int adr;
    adr=k%p;/*我們這裡用的是除留餘數法來構建的hash表*/
    while(ha[adr].key!=NULLKEY&&ha[adr].key!=k)
    {
        i++;
        adr=(adr+1)%p;
    }
    if(ha[adr],key==k)
    {
        return adr;
    }
    else
        return -1;
}

2:刪除
採用開放地址法處理衝突的雜湊表上執行刪除操作，只能在被刪除記錄上做刪除標記，而不能真正刪除。
int deleteht(hashtable ha,int p,int k,int &n)/*刪除雜湊表中的關鍵字k*/
{
    int adr;
    adr=searchht(ha,p,k);
    if(adr!=-1)
    {
        ha[addr].key=DELKEY;
        n--；/*雜湊表的長度減1*/
        return 1;
    }
    else
        return 0;
}

3:建表和插入
建表是首先要將表中的個各節點的關鍵字清空，使其地址為開放的，讓後呼叫插入演算法將給定的關鍵字序列依次插入表中，插入演算法首先呼叫查詢演算法，若在表中找到代插入的關鍵字，則插入失敗，若在表中找到一個開放的地址，則將代插入的節點插入其中。

void insertht(hashtable ha,int &n,keytype k,int p)
{
    int i,adr;
    adr=k%p;
    if(ha[adr].key==NULLKEY||ha[adr].key==DELKEY)
    {
        ha[adr].key=k;
        ha[adr].count=1;
    }
    else
    {
        i=1;
        do
        {
            adr=(adr+1)%p;
            i++;
        }while(ha[adr].key!=NULLKEY&&ha[adr].key!=DELKEY);
        ha[adr].key=k;
        ha[adr].count=i;
       
    }
    n++;
}
void creatht(hashtable ha,keytype x[],int n,int m,int p)
{
    int i,n1=0;
    for(i=0;i<m;i++)
    {
        ha[i].key=NULLKEY;
        ha[i].count=0;
    }
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        insertht(ha,n1,x[i],p);/*呼叫插入演算法在ha中插入x[i].*/
    }
}


問題描述：



根據本書提供的Linux核心list.h標頭檔案，實現一個帶雜湊連結串列功能的程式。其中宿主節點hlist_node僅包含一個數據成員char *name，要求能完成根據給定的字串，在該雜湊連結串列中進行宿主節點的查詢匹配、增加和刪除。

程式如下：

/*
 * =====================================================================================
 *
 *       Filename:  hash_oper.c
 *
 *    Description:  雜湊表的操作
 *
 *        Version:  1.0
 *        Created:  2010年11月07日 15時39分29秒
 *       Revision:  none
 *       Compiler:  gcc
 *
 *         Author:  Yang Shao Kun (),

[email protected]
 *        Company:  College of Information Engineering of CDUT
 *
 * =====================================================================================
 */

#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include"list.h"
#define maxsize 15        /*定義最大雜湊表的長度 */
#define NULLKEY -1        /*定義空關鍵字的值 */
#define DELKEY -2        /*定義被刪除關鍵字的值 */
#define NULL ((void *)0)
struct hashtable {
    char *name;
    struct hlist_node node;
};

/*一個簡單的hash函式*/
unsigned int BKDhash(char *str)
{
    unsigned int send = 131;
    unsigned int hash = 0;
    while (*str) {
        hash = hash * send + (*str++);

    }
    return (hash & 0x7fffffff);
}

void my_hlist_entry(struct hlist_node *pos, struct hlist_head *head);
void print(int n, struct hashtable ha[]);
int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;
    int adr, t;
    struct hlist_head *p, *head;
    struct hlist_node *pos;
    struct hashtable my_hashtable[maxsize];
    struct hashtable *temp;
    struct hashtable *ptr1, *ptr;
    char string[11] =
        { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', '/0' };

    /*初始化 */
    for (i = 0; i < maxsize; i++)
        INIT_HLIST_NODE(&my_hashtable[i].node);
    for (i = 0; i < maxsize; i++) {
        my_hashtable[i].name = NULL;
    }
    head = (struct hlist_head *) malloc(sizeof(struct hlist_head));
    INIT_HLIST_HEAD(head);
    p = head;
    for (i = 0; string[i] != '/0'; i++) {

        adr = BKDhash(&string[i]);
        adr = adr & maxsize;
        if ((my_hashtable[adr].name) == NULL) {

            if (i == 0 && my_hashtable[adr].name == NULL) {
                my_hashtable[adr].name = &string[i];
                hlist_add_head(&(my_hashtable[adr].node),
                           head);
                pos = &(my_hashtable[adr].node);
            } else {
                (my_hashtable[adr].name) = &string[i];
                hlist_add_after(pos,
                        &(my_hashtable[adr].node));
                pos = pos->next;
            }
        } else {
            do {
                adr = (adr + 1) & maxsize;
            } while (my_hashtable[adr].name != NULL);
            (my_hashtable[adr].name) = &string[i];
            hlist_add_after(pos, &(my_hashtable[adr].node));
            pos = pos->next;
        }
    }
    /*列印hash */
    printf
        ("遍歷整個連結串列的順序，並輸出到螢幕，使用 hlist_for_each()/n");
    my_hlist_entry(pos, head);
    printf("/n");
    /*節點的對應的陣列下標---雜湊值，和對應節點存放的字元 */
    printf("元素對應的陣列下標為：/n");
    print(maxsize, my_hashtable);


    /*查詢和插入的實現,如是 字元 c,並在該宿主節點後加入新節點，元素為s */
    printf
        ("我們查詢資料元素為字元‘c’的節點，並在節點後面加入資料元素為字元‘s’的節點/n");
    char arr = 's';
    hlist_for_each(pos, p) {
        temp = hlist_entry(pos, struct hashtable, node);
        if (temp->name == &string[2]) {
            printf("find 'c'/n");
            adr = BKDhash(&arr);
            adr = adr & maxsize;
            if ((my_hashtable[adr].name) == NULL
                || *(my_hashtable[adr].name) == DELKEY) {
                my_hashtable[adr].name = &arr;
                hlist_add_before(&my_hashtable[adr].node,
                         &temp->node);
            } else {
                do {
                    adr = (adr + 1) & maxsize;
                } while (my_hashtable[adr].name != NULL
                     && *(my_hashtable[adr].name) !=
                     DELKEY);

                my_hashtable[adr].name = &arr;
                hlist_add_before(&my_hashtable[adr].node,
                         &temp->node);
            }
            printf
                ("插入節點後，元素對應的下標為：/n");
            print(maxsize, my_hashtable);
            printf
                ("插入新節點後，連結串列順序變為：/n");
            break;
        }
    }
    my_hlist_entry(pos, head);
    printf("/n");
    /*節點的刪除，現在我們來刪除剛才新增的節點 */
    /*首先呼叫查詢，查詢節點，s */
    hlist_for_each(pos, p) {
        temp = hlist_entry(pos, struct hashtable, node);
        if (temp->name == &arr) {
            printf("find s,then delete it/n");
            hlist_del_init(pos);
            /*我們b不free掉記憶體，只是做一個標記，表示已經刪除 */
            *((*temp).name) = DELKEY;
        }
    }
    print(maxsize, my_hashtable);
    printf("刪除該節點後，連結串列遍歷/n");
    my_hlist_entry(pos, head);
    printf("/n");
    return 0;
}

void print(int n, struct hashtable ha[maxsize])
{
    int i;
    for (i = 0; i < n; i++) {
        if ((ha[i].name) != NULL && *(ha[i].name) != DELKEY) {
            printf("---%d--->%c/n", i, *(ha[i].name));
        }
    }
}

void my_hlist_entry(struct hlist_node *pos, struct hlist_head *head)
{

    struct hashtable *temp;
    hlist_for_each(pos, head) {
        temp = hlist_entry(pos, struct hashtable, node);
        printf("->%c", *(temp->name));
    }
}

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