C算法精解-----哈希表(2)

  前面对链式哈希表的定义、实现、分析的一下，感觉也不是想象中的那么难，只要把思路理清，在草稿纸上画下他的实现思路，代码阅读起来也就一目了然了。下次再看时，只要把当初画的草图一拿出来就知道，当初定义的函数接口：插入、删除、查找是怎么实现的。数据结构本身就是很抽象的东西。对初学者来说，画草图是很容易理解代码实现思路。

  下面介绍另外一种哈希表的实现方法 ：开地址哈希表的描述。

  在链式哈希表中，元素存在在每个地址的桶中。而开地址哈希表，元素存放在表本身中。因为注定不能和链式哈希表一样解决冲突。在开地址哈希表中解决冲突的方式就是探查这个表，直到找个放这个元素的槽，或者找到这个元素。当然如果遍历完整个表也没有找到这个元素，说明元素没有在表中。

  检索哈希表的效率主要有2个因素有关：哈希表的负载因子（元素的总个数处于桶的个数）和 元素均匀分布的程度。

线性探查

  线性探查的哈希函数定义：h(k,i) = (h`(k)+i)mod m ,k是键（插入的元素），i表示探查的次数，i是大于等于0小于m.m槽个数。h`是一个辅助哈希函数。h`=k mod m.

下面一个简单例子介绍下：

双散列

  最有效的探查开地址哈希表的方法之一，就是通过计算两个辅助哈希函数哈希编码的和来得到哈希编码。双散列的哈希函数定义为：

h(k,i) = (h1(k) + ih2(k)) mod m    h1和 h2是两个辅助哈希函数

开地址哈希表的实现和分析

疑问：就是结构体中定义的一个变量vacated 在代码中的作用：个人理解没有起到什么实质的作用，就是保存了上一次删除操作的一个位置～。有其他更好理解的给解释下～

 

/*ohtbl.h*/#ifndef OHTBL_H#define OHTBL_H#include <stdlib.h>/*定义开地址哈希表结构体*/typedef struct Ohtbl_{    int positions;/*槽位的个数*/    void *vacated;/*指针将被初始化来指向一个特殊的地址空间，                         来证明这个特殊地址上曾经删除过一个元素*/    int (*h1)(const void * key);    int (*h2)(const void *key);    int (*match)(const void *key1,const void *key2);    void (*destroy)(void *data);    int size;/*元素的个数*/    void **table;/*存储元素的数组(malloc申请)*/}Ohtbl;/*函数接口*/int ohtbl_init(Ohtbl *htbl,int positions,int (*h1)(const void *key),int     (*h2)(const void *key),int (*match)(const void *key1,const void *key2),void     (*destroy)(void *data));void ohtbl_destroy(Ohtbl *htbl);int ohtbl_insert(Ohtbl *htbl,const void *data);int ohtbl_remove(Ohtbl *htbl,void **data);int ohtbl_lookup(const Ohtbl *htbl,void **data);#define ohtbl_size(htbl)  ((htbl) ->size)#endif

/*ohtbl.c*/#include <stdlib.h>#include <string.h>#include "./include/ohtbl.h"/*预订一个内存地位为腾出的元素*/static char vacated;/*结构体初始化  *return 初始化成功: 0,  失败:-1.  */int ohtbl_init(Ohtbl * htbl, int positions, int(* h1)(const void * key), int(* h2)(const void * key), int(* match)(const void * key1, const void * key2), void(* destroy)(void * data)){    int i;    /*申请空间为哈希表*/    if ((htbl ->table = (void **)malloc(positions *sizeof(void *))) == NULL)        return -1;    /*初始化每个positions*/    htbl ->positions = positions;    for (i = 0; i < htbl->positions; i++)        htbl -> table[i] = NULL;    /*设置腾出成员的内存地址*/    htbl->vacated = &vacated;    /*初始化封装的函数*/    htbl -> h1 = h1;    htbl -> h2 = h2;    htbl ->match = match;    htbl ->destroy = destroy;    /*初始化元素个数*/    htbl ->size = 0;    return 0;}/*开地址哈希表销毁  *  *  */  int ohtbl_destroy(Ohtbl * htbl){    int i;    if (htbl ->destroy !=NULL){        /*使用用户定义的函数去释放存放数据的内存*/        for (i = 0; i < htbl ->positions; i++){             if (htbl ->table[i] != NULL && htbl ->table[i] != htbl ->vacated)                htbl ->destroy(htbl ->table[i]);                     }    }    /*释放table 内存*/    free(htbl ->table);    /*清空哈希表结构体*/    memest(htbl,0,sizeof(Ohtbl));    return;}/* 哈希表中插入元素  *return 初始化成功: 0,  失败:-1.  *  数据已经在哈希表内返回:1  */int ohtbl_insert(Ohtbl * htbl, const void * data){    void *temp;    int position = 0;    int  i = 0;    /*但哈希表已经满的话返回-1*/    if (htbl ->size == htbl ->positions)        return -1;    /*如果数据已经在哈希表内，返回1*/    temp = (void *)data;    if (ohtbl_lookup(htbl, &temp) == 0)        return 1;    /*找到哈希编码值存在数据*/    for (i = 0; i <htbl -> positions; i++){        /*获得哈希编码值*/        position = (htbl->h1(data) + i * htbl ->h2(data)) %htbl ->positions;        if (htbl ->table[position] == NULL || htbl ->table[position] ==htbl         ->vacated){            /*插入数据*/            htbl ->table[position] = (void *)data;            htbl ->size ++;            return 0;        }    }    return -1;}/* 删除哈希表数值  *return 初始化成功: 0,  失败:-1.  */int ohtbl_remove(Ohtbl * htbl, void * * data){    int i = 0;    int position = 0;    if (htbl ->size == 0)        return -1;    for (i = 0; i <htbl -> positions; i++){        /*获得哈希编码值*/        position = (htbl->h1(data) + i * htbl ->h2(data)) %htbl ->positions;        if (htbl ->table[position] == NULL){/*表明元素未存放到哈希表内*/            return -1;        } else if (htbl ->table[position] == htbl ->vacated){            /*搜索vacated 之外*/            continue;        } else if(htbl -> match(htbl->table[position],*data)){            *data = htbl->table[position];            htbl->table[position] = htbl ->vacated;            htbl->size --;            return 0;        }    }    return -1}/*查找数据  *return 初始化成功: 0,  失败:-1.  */int ohtbl_lookup(const Ohtbl * htbl, void * * data){    int position = 0;    int i = 0;    for (i = 0; i <htbl -> positions; i++){        /*获得哈希编码值*/        position = (htbl->h1(data) + i * htbl ->h2(data)) %htbl ->positions;        if (htbl ->table[position] == NULL){/*表明元素未存放到哈希表内*/            return -1;        } else if(htbl -> match(htbl->table[position],*data)){            *data = htbl->table[position];            return 0;        }    }    return -1;}