注意:
本文中的所有代码你可以在这里：
https://github.com/qeesung/algorithm/tree/master/chapter11/11-1/directAddr(这里的会及时更新)
或者这里：
http://download.csdn.net/detail/ii1245712564/8793509
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散列表之直接寻址表

散列表是实现字典操作的一个有效的数据结构，尽管在最坏情况下，散列表的查找和删除的最坏时间代价为Θ(n),但是在实际中，散列表的性能是很好的，在一些合理的假设下，散列表的查找和删除操作的平均时间代价为Θ(1),下面将要介绍的就是诸多散列表中的最简单直接的一种:直接散列表。

在讲直接寻址表之前,先来看个栗子:假设现在有十个排成一排带锁的箱子，每一个箱子都有一把钥匙，将所有的钥匙从[1-10]编号，现在随便给你其中的一把钥匙keyi，要你找到要是对应的箱子。一个一个试么？正常的小伙伴肯定是通过钥匙的编号i找到第i个箱子就行啦。

在许多的编程语言里面都用到了这种直接通过key找到数据的思想，最简单的就是数组啦，数组是可以直接访问的，通过数组的起始地址加上一个偏移量得到目标数据的存储地址。这种方法是很快的，可以在Θ(1)时间内完成。直接寻址表就借助了数组这种可以直接访问的优势。

直接寻址表的定义

假设有一个数据集合U={d1,d2,d3,...,dn},该数据集合里面的每一个元素di都有一个对应的键值keyi和数据datai。集合中的任意一个keyi都是在[0,m]之间的整数。新建一个数组A[0..m],遍历一遍集合U,将其中的数据di放到A[keyi]中。

直接寻址表的操作

直接寻址表的基本操作有:

• INSERT:插入一个元素
• DELETE:删除一个元素
• SEARCH:查找一个元素

问题:要是集合U的元素键值并不唯一，即keyi和keyj(i≠j)有可能相等，那么在相等的情况下该怎么办呢？

回答:采用链表的形式将相同键值的元素串成一串，全都挂在A[keyi]的后面，比如键值1重复：

直接寻址表的代码实现

首先看一下有那些文件

├── dataNode.cc 数据节点源文件├── dataNode.h 数据节点头文件├── directAddr.cc 直接寻址法源文件├── directAddr.h 直接寻址法的头文件├── directAddr_test.cc cppunit测试直接寻址源文件├── directAddr_test.h cppunit测试设备的定义头文件├── main.cc 测试主文件├── Makefile└── README.md0 directories, 9 files

dataNode的定义

dataNode是基础的数据节点
dataNode.h

#ifndef  DATANODE_INC#define  DATANODE_INC#include <cstdio>/** *        Class:  DataNode *  Description:  基本的节点 */template < class T >class DataNode{    public:        /** ====================  LIFECYCLE     ======================================= */        DataNode (int key = 0 , T data=T() ,DataNode<T> * next = NULL);                             /** constructor */        /** ====================  ACCESSORS     ======================================= */        void set_key(int);        int get_key() const;        void set_data(T);        T get_data() const;        DataNode<T> * next;    private:        /** ====================  DATA MEMBERS  ======================================= */        int key;// 对应的键值        T data;// 对应的数据}; /** ----------  end of template class DataNode  ---------- */#include "dataNode.cc"#endif   /* ----- #ifndef DATANODE_INC  ----- */

dataNode里面有两个基本数据:key和data

dataNode.cc

/** *       Class:  DataNode *      Method:  DataNode * Description:  构造函数 */template < class T >DataNode < T >::DataNode (int _key , T _data , DataNode<T> * _next):key(_key),data(_data),next(_next){}  /** ----------  end of constructor of template class DataNode  ---------- *//** *       Class:  DataNode *      Method:  get_key */template < class T >inline  int DataNode<T>::get_key (  ) const{    return key;}       /** -----  end of method DataNode<T>::get_key  ----- *//** *       Class:  DataNode *      Method:  set_key */template < class T >inline  void DataNode<T>::set_key ( int value ){    key = value;    return ;}       /** -----  end of method DataNode<T>::set_key  ----- *//** *       Class:  DataNode *      Method:  get_data */template < class T >inline  T DataNode<T>::get_data (  ) const{    return data;}       /** -----  end of method DataNode<T>::get_data  ----- *//** *       Class:  DataNode *      Method:  set_data */template < class T >inline  void DataNode<T>::set_data ( T value ){    data    = value;    return ;}       /** -----  end of method DataNode<T>::set_data  ----- */

直接寻址表的定义

directAddr.h

#ifndef  DIRECTADDR_INC#define  DIRECTADDR_INC#include "dataNode.h"#include <vector>#include <string>/** *        Class:  DirectAddr *  Description:  直接寻址接口 */template < class T >class DirectAddr{    public:        /** ====================  LIFECYCLE     ======================================= */        DirectAddr (int _key_min=0 , int _key_max=0);                             /** constructor */        ~DirectAddr();        bool direct_delete(DataNode<T> &);        bool direct_insert(DataNode<T> &);        std::vector<T> direct_search(int);        void printToVec(std::vector<std::vector<T> > &);        void clear();    private:        /** ====================  DATA MEMBERS  ======================================= */        void deleteAllNode(DataNode<T> * nodePtr);        DataNode<T>* array;        const int table_size; // 存储表的大小        const int key_min; // 存储键值的最小值        const int key_max;// 存储键值的最大值}; /** ----------  end of template class DirectAddr  ---------- */#include "directAddr.cc"#endif   /* ----- #ifndef DIRECTADDR_INC  ----- */

directAddr.cc

#include <cstdio>#include <vector>#include <cstdlib>#include <cstring>#include <typeinfo>/** *       Class:  DirectAddr *      Method:  DirectAddr * Description:  构造函数  */template < class T >DirectAddr < T >::DirectAddr (int _key_min , int _key_max):key_min(_key_min),\                                                               key_max(_key_max),table_size(_key_max - _key_min+1){    array = new DataNode<T>[table_size]();    for ( int i = 0 ; i< table_size ; ++i )    {        array[i].next = NULL;       }}  /** ----------  end of constructor of template class DirectAddr  ---------- *//** *       Class:  DirectAddr *      Method:  ~DirectAddr * Description:  destructor */    template < class T >DirectAddr< T >::~DirectAddr (){    clear();    delete [] array;}  /** ----------  end of destructor of template class DirectAddr  ---------- *//** *  插入一个新的元素 */    template < class T >bool DirectAddr<T>::direct_insert (DataNode<T> & node){    if(node.get_key() <key_min || node.get_key()>key_max)        return false;       DataNode<T> * tempNode = array[node.get_key() - key_min].next;    DataNode<T> * newNode = new DataNode<T>(node.get_key() , node.get_data(), tempNode);    if(newNode == NULL)        return false;    array[node.get_key() - key_min].next = newNode;    return true;}       /** -----  end of method DirectAddr<T>::direct_insert  ----- */template < class T >bool DirectAddr<T>::direct_delete (DataNode<T> & node){    if(node.get_key()<key_min || node.get_key()>key_max)        return false;    DataNode<T> * targetNode = &array[node.get_key() - key_min];    /*  找到需要删除的点 */    while(targetNode->next != NULL && targetNode->next->get_data()!=node.get_data())    {        targetNode = targetNode->next;    }    if(targetNode->next == NULL)        return false;    // 找到节点，开始删除    DataNode<T> * tempNode = targetNode->next->next;    delete targetNode->next;     targetNode->next = tempNode;    return true;}       /** -----  end of method DirectAddr<T>::direct_delete  ----- */template < class T >std::vector<T> DirectAddr<T>::direct_search (int key){    if(key<key_min || key>key_max)        return std::vector<T>();    std::vector<T> retVec;    DataNode<T> * tempNode = array[key - key_min].next;    while(tempNode != NULL)    {        retVec.push_back(tempNode->get_data());        tempNode = tempNode->next;    }    return retVec;}       /** -----  end of method DirectAddr<T>::direct_search  ----- */    template < class T >void DirectAddr<T>::clear (){    for(int i = 0 ; i < table_size ; ++i)    {        deleteAllNode(array[i - key_min].next);    }    return ;}       /** -----  end of method DirectAddr<T>::clear  ----- */template < class T >void DirectAddr<T>::deleteAllNode (DataNode<T> * nodePtr){    if(nodePtr ==  NULL)        return;    while(nodePtr != NULL)    {        DataNode<T> * tempNode = nodePtr->next;         delete nodePtr;        nodePtr = tempNode;    }    return ;}       /** -----  end of method DirectAddr<T>::deleteAllNode  ----- */template < class T >void DirectAddr<T>::printToVec (std::vector<std::vector<T> > & vec){    for ( int i = 0 ; i < table_size;++i )    {        std::vector<T> tempVec;        DataNode<T> * tempNode = array[i - key_min].next;        while(tempNode!=NULL)        {            tempVec.push_back(tempNode->get_data());            tempNode=tempNode->next;        }        vec.push_back(tempVec);    }}       /** -----  end of method DirectAddr<T>::printToStr  ----- */

测试文件

测试直接寻址表是否可以正确运行
main.cc

#include <stdlib.h>#include "directAddr.h"#include "directAddr_test.h"#include <cppunit/ui/text/TestRunner.h>#include <cppunit/TestCaller.h>#include <cppunit/TestSuite.h>/**  * +++  FUNCTION  +++ *         Name:  main *  Description:  主函数 */int main ( int argc, char *argv[] ){    CppUnit::TextUi::TestRunner runner;     CppUnit::TestSuite * suite = new CppUnit::TestSuite();    suite->addTest(new CppUnit::TestCaller<DirectAddrTest>("Test insert by qeesung",\     &DirectAddrTest::testInsert));    suite->addTest(new CppUnit::TestCaller<DirectAddrTest>("Test delete by qeesung",\     &DirectAddrTest::testDelete));    suite->addTest(new CppUnit::TestCaller<DirectAddrTest>("Test search by qeesung",\     &DirectAddrTest::testSearch));    runner.addTest(suite);    runner.run("",true);    return EXIT_SUCCESS;}               /** ----------  end of function main  ---------- */

编译运行

编译方法

• 如果你的电脑有cppunit的动态链接库

make 

• 如果没有cppunit的动态链接库,你可以在你的源文件yourSourceFile.cc里面包含#include "directAddr.h",就可以使用直接寻址表

g++ yourSourceFile.cc -o target

执行程序

./testDirectAddr(or ./yourTarget)

注意:
本文中的所有代码你可以在这里：
https://github.com/qeesung/algorithm/tree/master/chapter11/11-1/directAddr(这里的会及时更新)
或者这里：
http://download.csdn.net/detail/ii1245712564/8793509
找到

总结

直接寻址表比较适用于键值范围不大，而且键值分布比较均匀的情况，比如我们只有两个数据(key:1,data),(key:10000,data),如果使用直接寻址表，那么就要分配100001大小的数组来保存这两个数据，太浪费了，所以在键值范围太大，而且数据太少的情况下不建议使用直接寻址表。