用链表和数组实现HASH表,几种碰撞冲突解决方法

时间:2023-03-08 15:38:55

  Hash算法中要解决一个碰撞冲突的办法,后文中描述了几种解决方法。下面代码中用的是链式地址法,就是用链表和数组实现HASH表。

he/*hash table max size*/
#define HASH_TABLE_MAX_SIZE 40 /*hash table大小*/
int hash_table_size=; /*.BH-----------------------------------------------------------------
** 结构体定义
**.EH-----------------------------------------------------------------
*/
/*hashTable结构*/
typedef int HashKeyType;
typedef struct{
OMS_TYPE__CurrFaultReport curr_fault_report;
unsigned int begin_time[SYS_FAULT_REPORT_MAX_NUM];
unsigned int end_time[SYS_FAULT_REPORT_MAX_NUM];
unsigned int report_valid[SYS_FAULT_REPORT_MAX_NUM];
}HashValueType; typedef struct HashNode_Struct HashNode;
struct HashNode_Struct
{
HashKeyType sKey;
HashValueType nValue;
HashNode* pNext;
};
HashNode* hashTable[HASH_TABLE_MAX_SIZE]; //hash table data strcutrue /*=================hash table function======================*/
/*.BH-----------------------------------------------------------------
**
**函数名:
**
**功能:string hash function
**
**参数: 无
**
**返回值:无
**
**设计注记:
**
**.EH-----------------------------------------------------------------
*/
unsigned int hash_table_hash_str(const char* skey)
{
const signed char *p = (const signed char*)skey;
unsigned int h = *p;
if(h)
{
for(p += ; *p != '\0'; ++p){
h = (h << ) - h + *p;
}
}
return h;
} /*.BH-----------------------------------------------------------------
**
**函数名:
**
**功能:insert key-value into hash table
**
**参数: 无
**
**返回值:无
**
**设计注记:
**
**.EH-----------------------------------------------------------------
*/
int hash_table_insert(const HashKeyType skey, HashValueType nvalue)
{
unsigned int pos = ;
HashNode* pHead = NULL;
HashNode* pNewNode = NULL; if (hash_table_size >= HASH_TABLE_MAX_SIZE)
{
printf("out of hash table memory!\n");
return ;
} pos = hash_table_hash_str(skey) % HASH_TABLE_MAX_SIZE;
pHead = hashTable[pos];
while (pHead)
{
if (pHead->sKey == skey)
{
printf("hash_table_insert: key %d already exists!\n", skey);
return ;
}
pHead = pHead->pNext;
} pNewNode = (HashNode*)malloc(sizeof(HashNode));
memset(pNewNode, , sizeof(HashNode));
pNewNode->sKey = skey;
memcpy(&pNewNode->nValue, &nvalue, sizeof(HashValueType)); pNewNode->pNext = hashTable[pos];
hashTable[pos] = pNewNode; hash_table_size++;
return ;
} /*.BH-----------------------------------------------------------------
**
**函数名:
**
**功能:lookup a key in the hash table
**
**参数: 无
**
**返回值:无
**
**设计注记:
**
**.EH-----------------------------------------------------------------
*/
HashNode* hash_table_find(const HashKeyType skey)
{
unsigned int pos = ; pos = hash_table_hash_str(skey) % HASH_TABLE_MAX_SIZE;
if (hashTable[pos])
{
HashNode* pHead = hashTable[pos];
while (pHead)
{
if (skey == pHead->sKey)
return pHead;
pHead = pHead->pNext;
}
}
return NULL;
} /*.BH-----------------------------------------------------------------
**
**函数名:
**
**功能:free the memory of the hash table
**
**参数: 无
**
**返回值:无
**
**设计注记:
**
**.EH-----------------------------------------------------------------
*/
void hash_table_release()
{
int i;
for (i = ; i < HASH_TABLE_MAX_SIZE; ++i)
{
if (hashTable[i])
{
HashNode* pHead = hashTable[i];
while (pHead)
{
HashNode* pTemp = pHead;
pHead = pHead->pNext;
if (pTemp)
{
free(pTemp);
} }
}
}
} //remove key-value frome the hash table
/*.BH-----------------------------------------------------------------
**
**函数名:
**
**功能:string hash function
**
**参数: 无
**
**返回值:无
**
**设计注记:
**
**.EH-----------------------------------------------------------------
*/
void hash_table_remove(const HashKeyType skey)
{
unsigned int pos = hash_table_hash_str(skey) % HASH_TABLE_MAX_SIZE;
if (hashTable[pos])
{
HashNode* pHead = hashTable[pos];
HashNode* pLast = NULL;
HashNode* pRemove = NULL;
while (pHead)
{
if (skey == pHead->sKey)
{
pRemove = pHead;
break;
}
pLast = pHead;
pHead = pHead->pNext;
}
if (pRemove)
{
if (pLast)
pLast->pNext = pRemove->pNext;
else
hashTable[pos] = NULL; free(pRemove);
}
}
hash_table_size--;
} /*.BH-----------------------------------------------------------------
**
**函数名:
**
**功能:print the content in the hash table
**
**参数: 无
**
**返回值:无
**
**设计注记:
**
**.EH-----------------------------------------------------------------
*/
void hash_table_print()
{
int i;
printf("===========content of hash table===========\n");
for (i = ; i < HASH_TABLE_MAX_SIZE; ++i){
if (hashTable[i])
{
HashNode* pHead = hashTable[i];
printf("%d=>", i);
while (pHead)
{
printf("%d:%d ", pHead->sKey, pHead->nValue.begin_time);
pHead = pHead->pNext;
}
printf("\n");
}
}
} /*.BH-----------------------------------------------------------------
**
**函数名:
**
**功能:初始化系统名称的hashTable,插入所有系统名称
**
**参数: 无
**
**返回值:无
**
**设计注记:
**
**.EH-----------------------------------------------------------------
*/
void Common_InitHashTable()
{ hash_table_size = ;
memset(hashTable, , sizeof(HashNode*) * HASH_TABLE_MAX_SIZE);
}

Hash碰撞冲突

Hash函数的作用就是保证对象返回唯一hash值,但当两个对象计算值一样时,这就发生了碰撞冲突。如下将介绍如何处理冲突,当然其前提是一致性hash。

1.开放地址法

开放地执法有一个公式:Hi=(H(key)+di) MOD m i=1,2,…,k(k<=m-1)
其中,m为哈希表的表长。di 是产生冲突的时候的增量序列。如果di值可能为1,2,3,…m-1,称线性探测再散列。
如果di取1,则每次冲突之后,向后移动1个位置.如果di取值可能为1,-1,2,-2,4,-4,9,-9,16,-16,…k*k,-k*k(k<=m/2),称二次探测再散列。
如果di取值可能为伪随机数列。称伪随机探测再散列。

2.再哈希法

当发生冲突时,使用第二个、第三个、哈希函数计算地址,直到无冲突时。缺点:计算时间增加。
比如上面第一次按照姓首字母进行哈希,如果产生冲突可以按照姓字母首字母第二位进行哈希,再冲突,第三位,直到不冲突为止

3.链地址法(拉链法)

将所有关键字为同义词的记录存储在同一线性链表中。如下:

用链表和数组实现HASH表,几种碰撞冲突解决方法
因此这种方法,可以近似的认为是筒子里面套筒子

4.建立一个公共溢出区

假设哈希函数的值域为[0,m-1],则设向量HashTable[0..m-1]为基本表,另外设立存储空间向量OverTable[0..v]用以存储发生冲突的记录。

优缺点:

优点:

①拉链法处理冲突简单,且无堆积现象,即非同义词决不会发生冲突,因此平均查找长度较短;
②由于拉链法中各链表上的结点空间是动态申请的,故它更适合于造表前无法确定表长的情况;
③开放定址法为减少冲突,要求装填因子α较小,故当结点规模较大时会浪费很多空间。而拉链法中可取α≥1,且结点较大时,拉链法中增加的指针域可忽略不计,因此节省空间;
④在用拉链法构造的散列表中,删除结点的操作易于实现。只要简单地删去链表上相应的结点即可。而对开放地址法构造的散列表,删除结点不能简单地将被删结 点的空间置为空,否则将截断在它之后填人散列表的同义词结点的查找路径。这是因为各种开放地址法中,空地址单元(即开放地址)都是查找失败的条件。因此在 用开放地址法处理冲突的散列表上执行删除操作,只能在被删结点上做删除标记,而不能真正删除结点。

缺点:

指针需要额外的空间,故当结点规模较小时,开放定址法较为节省空间,而若将节省的指针空间用来扩大散列表的规模,可使装填因子变小,这又减少了开放定址法中的冲突,从而提高平均查找速度。

开放地址法和拉链法是比较常用的两种,各有优缺点,开放地址法的过程可以参考以下链接。

参考链接:HASH碰撞