实验哈希表设计与实现

时间: 2023-12-14 18:05:00 浏览: 126

哈希表的设计与实现

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问题描述：针对某个单位电话号码簿，设计一个哈希表，并完成相应的建表和查表程序。基本要求：设每个记录有下列数据项：电话号码、用户名、住址。从键盘输入各记录，以用户名为关键字建立哈希表，哈希函数用除留取余数法构造，采用线性探测法解决冲突。可以插入、查找、删除并显示给定用户名的记录，并计算查找长度, 哈希表保存到文件中，并能从文件中读取数据。测试数据：取某个单位电话号码簿中的30个记录。提高要求： (1)将电话号码薄以文件形式保存到盘上，能够按用户名和电话号码两种形式建立哈希表并实现插入、查找、删除表中元素的功能。 (2)对于相同的哈希函数，采用两种或两种以上的处理冲突的方法，如线性探测法和拉链法，比较不同的处理冲突的方法平均查找长度的变化。测试时，采用同一组测试数据，分别用不同的方法处理冲突，记录并输出各自的平均查找长度。 (3)设计图形用户界面 ### 哈希表的设计与实现 #### 一、背景介绍哈希表是一种非常高效的数据结构，通过哈希函数将键映射到表中的一个位置来访问记录，这使得查找记录的操作能在常数时间内完成。本项目的目标是设计并实现一个哈希表，用于存储单位电话号码簿中的信息。 #### 二、基本要求与实现 ##### 2.1 数据结构定义为了存储电话号码簿的信息，我们定义了一个`struct node`结构体，其中包含三个主要成员：电话号码（`char num[11]`）、用户名（`char name[8]`）和住址（`char address[20]`）。此外，还有一个指向下一个节点的指针（`node *next`），用于解决哈希冲突时的链式存储。 ```c struct node { char name[8], address[20]; char num[11]; node *next; }; ``` ##### 2.2 哈希函数设计哈希函数用于将电话号码和用户名映射到哈希表中的位置。这里使用了除留取余法作为哈希函数的基础，并且对电话号码采用了累加ASCII值的方式进行哈希，对用户名则是直接累加字符的ASCII值。 ```c void hash(char num[11]) { int i = 3; key = (int)num[2]; while (num[i] != '\0') { key += (int)num[i]; i++; } key %= 20; } void hash2(char name[8]) { int i = 1; key2 = (int)name[0]; while (name[i] != '\0') { key2 += (int)name[i]; i++; } key2 %= 20; } ``` ##### 2.3 冲突解决策略本项目采用了线性探测法来解决哈希冲突，即当发生冲突时，在哈希表中继续寻找下一个空位存放新的记录。 ```c void append() { node *newphone = input(); hash(newphone->num); newphone->next = phone[key]->next; phone[key]->next = newphone; return 0; } ``` ##### 2.4 插入、查找和删除操作插入操作通过调用`append()`函数实现；查找操作通过`find()`和`find2()`函数实现，分别根据电话号码和用户名查找；删除操作未在示例代码中给出，但可以通过遍历链表找到待删除的节点并调整指针实现。 ```c void find(char num[11]) { hash(num); node *q = phone[key]->next; while (q != NULL) { if (strcmp(num, q->num) == 0) { break; } q = q->next; } if (q) { printf("%s_%s_%s\n", q->name, q->address, q->num); } else { printf("Not Found\n"); } } ``` #### 三、提高要求实现 ##### 3.1 文件存储为了满足提高要求中的第一点，可以利用文件I/O操作将电话号码簿以文件的形式保存到磁盘上。具体实现包括文件的读写功能。 ##### 3.2 多种冲突解决方法本项目除了线性探测法之外，还可以实现拉链法来解决哈希冲突。拉链法使用链表存储冲突的元素，使得插入、查找和删除操作更加灵活。 ```c void hashChain(char num[11]) { // 实现拉链法下的哈希函数 } ``` ##### 3.3 平均查找长度统计通过对不同冲突解决方法的平均查找长度进行统计，可以比较各种方法的性能差异。例如，对于每种方法，都可以记录每次查找的次数，并求出所有查找次数的平均值。 ```c int averageSearchLength(node **hashTable, int size) { // 统计平均查找长度的实现 } ``` ##### 3.4 图形用户界面设计可以考虑使用图形用户界面库（如GTK+、Qt等）来提供更友好的用户交互体验。GUI可以包括添加、查找和删除记录的功能按钮，以及显示当前哈希表状态的窗口。 #### 四、总结本文介绍了如何设计并实现一个哈希表，以存储单位电话号码簿中的信息。通过对基本要求和提高要求的实现，不仅可以加深对哈希表原理的理解，还能掌握如何在实际应用中有效地使用哈希表。

哈希表是一种常见的数据结构，用于快速查找和插入数据。它通过将关键字映射到一个确定的位置来实现快速访问。以下是一些哈希表的设计和实现的基本步骤： 1. 选择合适的哈希函数：哈希函数是将关键字映射到哈希表中的索引位置的算法。它应该能够均匀地分布关键字，避免哈希冲突。 2. 创建哈希表结构：哈希表是由一个数组和一个哈希函数组成的。数组用于存储数据，哈希函数用于确定数据在数组中的位置。 3. 插入数据：插入数据时，先通过哈希函数将关键字映射到哈希表中的索引位置，然后将数据存储在该位置。 4. 查找数据：查找数据时，先通过哈希函数将关键字映射到哈希表中的索引位置，然后在该位置查找数据。如果该位置为空，则说明该数据不存在。 5. 解决哈希冲突：由于哈希函数可能会将多个关键字映射到同一个索引位置，因此需要解决哈希冲突。常见的解决方法包括开放地址法和链表法。 6. 调整哈希表大小：当哈希表中的数据量增加时，可能会导致哈希冲突增多，影响哈希表的性能。此时可以通过调整哈希表的大小来解决问题。 7. 删除数据：删除数据时，先通过哈希函数将关键字映射到哈希表中的索引位置，然后将该位置的数据删除。如果该位置为空，则说明该数据不存在。以上是哈希表的基本设计和实现步骤，当然还有许多细节需要考虑，比如哈希函数的选择和哈希冲突的处理方法。

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