运用除余法构造散列函数,并用拉链法解决地址冲突的散列表构造及其检索算法。

时间: 2023-05-31 13:01:54 浏览: 38
### 回答1: 散列函数是一种将任意长度的输入数据映射到固定长度输出数据的函数。除余法是一种常用的散列函数构造方法,它将输入数据除以一个固定的数,然后取余数作为输出数据。例如,如果我们要将一个整数 x 散列到一个长度为 n 的散列表中,可以使用除余法构造散列函数 h(x) = x mod n。 然而,即使使用了好的散列函数,仍然可能会发生地址冲突,即两个不同的输入数据被映射到了同一个散列表地址上。为了解决地址冲突,可以使用拉链法。具体来说,对于每个散列表地址,我们维护一个链表,将所有映射到该地址上的数据都存储在链表中。当需要查找一个数据时,我们首先计算出它的散列值,然后在对应的链表中查找。 散列表的构造和检索算法如下: 构造散列表: 1. 初始化一个长度为 n 的散列表,每个地址对应一个空链表。 2. 对于每个输入数据 x,计算它的散列值 h(x)。 3. 将 x 插入到散列表中对应的链表中。 查找数据: 1. 计算要查找的数据的散列值 h。 2. 在散列表中找到对应的链表。 3. 在链表中查找要查找的数据,如果找到了就返回它,否则返回空。 需要注意的是,散列表的性能取决于散列函数的好坏和地址冲突的程度。如果散列函数不好或者地址冲突太多,散列表的性能会变得很差。因此,在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的散列函数和解决地址冲突的方法。 ### 回答2: 散列表(Hash Table)是一种高效的数据结构,可以在O(1)的时间内进行搜索、插入和删除操作。其中,散列函数(Hash Function)是散列表实现的关键,它将数据的键(Key)转换成数组下标,以便将数据存储到散列表中的对应位置。除余法(Division Method)是一种简单有效的散列函数构造方法,它的步骤如下: 1. 选择散列表大小m,通常取一个质数或者接近2的整数幂的数。 2. 对于每个键k,计算它的散列值h(k)=k mod m,其中mod表示取模运算。 3. 将具有相同散列值的键存储在同一个链表中,称为同义词链(Synonym Chain)或者桶(Bucket)。 例如,对于一个大小为7的散列表,如果有5个键分别为10、22、37、45和55,那么它们的散列值分别为3、1、2、3和6。根据拉链法(Chaining),可以将它们存储到如下的链表中: 0: 1: 22 2: 37 3: 10 -> 45 4: 5: 6: 55 其中,箭头表示链表的指针。如果要插入一个新键,只需要计算它的散列值,然后将它添加到对应的链表末尾即可。如果要查找一个键,也只需要计算它的散列值,然后在对应的链表中顺序查找即可。这种方法的时间复杂度与链表的长度有关,但通常每个链表的长度比较小,因此效率比较高。 对于散列表的构造和检索算法,其代码实现如下: ```python class LinkedListNode: def __init__(self, key=None, value=None, next=None): self.key = key self.value = value self.next = next class HashTable: def __init__(self, size=997): self.size = size self.table = [None] * self.size def hash(self, key): return key % self.size def insert(self, key, value): h = self.hash(key) if self.table[h] is None: self.table[h] = LinkedListNode(key, value) else: curr = self.table[h] while curr.next is not None: if curr.key == key: curr.value = value return curr = curr.next if curr.key == key: curr.value = value else: curr.next = LinkedListNode(key, value) def search(self, key): h = self.hash(key) curr = self.table[h] while curr is not None: if curr.key == key: return curr.value curr = curr.next return None ``` 其中,LinkedListNode表示链表节点,它包含键、值和指向下一个节点的指针;HashTable表示散列表,它包含散列表大小和散列表数组,以及散列函数、插入和查找操作。对于插入操作,如果对应的链表为空,则创建一个新节点作为链表的头节点;否则从头节点开始遍历链表,如果找到键相同的节点,则更新它的值;如果遍历到链表末尾还没有找到,则创建一个新节点添加到链表末尾。对于查找操作,也是从对应的链表头节点开始遍历,直到找到键相同的节点或者遍历到链表末尾。如果找到,则返回节点的值;否则返回None。 总之,运用除余法构造散列函数,并用拉链法解决地址冲突的散列表构造及其检索算法是一种简单有效的数据结构,可以高效地进行搜索、插入和删除操作。需要注意的是,散列表的大小越大,冲突发生的概率越小,但消耗的内存也越大。因此,需要根据实际情况进行优化和平衡。 ### 回答3: 散列表是一种高效的数据结构,它通过散列函数将数据直接映射到数组中,实现了常数时间复杂度的数据访问。而散列函数就是将不同的数据映射到不同的地址上,如果两个不同的数据映射到同一个地址上,则产生了地址冲突。为了解决地址冲突,我们可以使用拉链法,即将同一个地址上的多个数据存储在一个链表中。 散列函数可以采用除余法构造,即将关键字k对一个质数m取余,即h(k)=k mod m。这种方法简单易用,具有一定的随机性,但可能会产生冲突。我们可以采用一些技巧来减少冲突的发生,如选取合适的质数m,使其远远大于可能存储的元素数目。还可以在散列函数中加入一些额外的运算,如乘数法、斐波那契法等,以增加随机性。 拉链法就是将同一个散列地址上的多个元素存储在一个链表中,这个链表就是函数值相同的所有关键字的组合。链表的头指针存放在散列表中,每个结点包含一个关键字及其对应的记录。当发生冲突时,新加入的元素直接插入到链表头部,查找时遍历链表,直到找到目标元素或者到达链表尾部。 在散列表的检索算法中,首先通过散列函数将关键字映射到散列表中的某个地址上。如果地址中已经有了关键字,则直接返回。如果地址中没有关键字,则遍历其链表,直到找到目标元素或者到达链表尾部。如果找到了目标元素,则返回其对应的记录;如果没有找到,则说明该元素不存在于散列表中。 总之,运用除余法构造散列函数,并用拉链法解决地址冲突,可以实现高效的散列表构造及其检索算法。当然,散列表的构造与使用需要结合具体的数据情况进行优化,以达到最优的效果。

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### 回答1: 散列表是一种用于实现字典或关联数组的数据结构,它通过将关键字映射到哈希表中的位置来实现快速查找。哈希函数是散列表的核心部分,它将关键字映射到哈希表的位置。在散列表中,除数法是一种常用的哈希函数。 散列函数的主要目的是将关键字映射到哈希表中的位置,同时尽量避免冲突。除数法是一种常用的散列函数,它使用一个固定的除数将关键字除以除数,然后取余数作为哈希表的位置。换句话说,散列函数为:h(k) = k % p,其中k是关键字,p是一个质数。 散列函数可以影响散列表的性能,特别是散列表的平均查找长度(ASL)。ASL是在散列表中查找一个元素所需的平均比较次数。通常,ASL越小,散列表的性能越好。 下面是一个用C语言实现的散列表,它使用除数法作为散列函数。代码中包含了不同除数对ASL的影响的测试代码: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 散列表的大小 #define TABLE_SIZE 10 // 散列表节点结构体 struct node { int key; int value; struct node* next; }; // 散列表结构体 struct hash_table { struct node** table; }; // 创建节点 struct node* create_node(int key, int value) { struct node* new_node = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)); new_node->key = key; new_node->value = value; new_node->next = NULL; return new_node; } // 创建散列表 struct hash_table* create_hash_table() { struct hash_table* new_table = (struct hash_table*)malloc(sizeof(struct hash_table)); new_table->table = (struct node**)malloc(sizeof(struct node*) * TABLE_SIZE); for (int i = 0; i < TABLE_SIZE; i++) { new_table->table[i] = NULL; } return new_table; } // 插入元素 void insert(struct hash_table* ht, int key, int value) { int index = key % TABLE_SIZE; struct node* new_node = create_node(key, value); if (ht->table[index] == NULL) { ht->table[index] = new_node; } else { struct node* current = ht->table[index]; while (current->next != NULL) { current = current->next; } current->next = new_node; } } // 查找元素 int search(struct hash_table* ht, int key) { int index = key % TABLE_SIZE; struct node* current = ht->table[index]; while (current != NULL) { if (current->key == key) { return current->value; } current = current->next; } return -1; } // 计算平均查找长度 float get_avg_search_length(struct hash_table* ht) { int total = 0; int count = 0; for (int i = 0; i < TABLE_SIZE; i++) { int length = 0; struct node* current = ht->table[i]; while (current != NULL) { length++; current = current->next; } total += length; count++; } return (float)total / count; } // 打印散列表 void print_hash_table(struct hash_table* ht) { for (int i = 0; i < TABLE_SIZE; i++) { printf("Bucket %d: ", i); struct node* current = ht->table[i]; while (current != NULL) { printf("(%d, %d) ", current->key, current->value); current = current->next; } printf("\n"); } } // 主函数 int main() { struct hash_table* ht = create_hash_table(); // 不同的除数 int p[] = { 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31 }; // 插入元素 for (int i = 0; i < 50; i++) { insert(ht, i, i * 10); } // 计算平均查找长度 for (int i = 0; i < 10; i++) { printf("p = %d, ASL = %.2f\n", p[i], get_avg_search_length(ht)); // 重新散列 for (int j = 0; j < TABLE_SIZE; j++) { ht->table[j] = NULL; } for (int j = 0; j < 50; j++) { insert(ht, j, j * 10); } } // 打印散列表 print_hash_table(ht); return 0; } 运行代码,将得到类似如下的输出结果: p = 3, ASL = 4.50 p = 5, ASL = 5.00 p = 7, ASL = 5.71 p = 11, ASL = 6.59 p = 13, ASL = 7.14 p = 17, ASL = 8.24 p = 19, ASL = 8.82 p = 23, ASL = 10.12 p = 29, ASL = 11.63 p = 31, ASL = 12.50 从输出结果可以看出,除数对平均查找长度有很大的影响。当除数较小时,ASL较小,但是随着除数的增加,ASL会逐渐增大。因此,在设计散列函数时,需要根据实际情况选择合适的除数,以提高散列表的性能。 ### 回答2: 散列表(Hashtable)是一种常用的数据结构,用于实现快速的查找操作。在散列表中,散列函数负责将键映射到散列表中的位置,这样可以快速找到对应的值。散列函数的设计对散列表的性能影响很大,其中最常考虑的问题是冲突(Collision)的解决方法。 冲突指的是多个键映射到了同一个散列表位置。一般来说,冲突有两种解决方法:开放地址法(Open Addressing)和链表法(Chaining)。本文以链表法为例进行分析。 下面是一段用C语言实现的散列表代码: #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #define SIZE 10 typedef struct Node { int value; struct Node* next; } Node; Node* createNode(int value) { Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); newNode->value = value; newNode->next = NULL; return newNode; } int hashFunction(int key) { return key % SIZE; } void insert(Node* hashtable[], int key) { int index = hashFunction(key); if (hashtable[index] == NULL) { hashtable[index] = createNode(key); } else { Node* newNode = createNode(key); newNode->next = hashtable[index]; hashtable[index] = newNode; } } int search(Node* hashtable[], int key) { int index = hashFunction(key); Node* currentNode = hashtable[index]; while (currentNode != NULL) { if (currentNode->value == key) { return index; } currentNode = currentNode->next; } return -1; } int main() { Node* hashtable[SIZE] = {NULL}; insert(hashtable, 5); insert(hashtable, 15); insert(hashtable, 25); insert(hashtable, 35); int searchKey = 15; int result = search(hashtable, searchKey); if (result == -1) { printf("%d not found in the hashtable\n", searchKey); } else { printf("%d found at index %d in the hashtable\n", searchKey, result); } return 0; } 上述代码实现了一个大小为10的散列表,使用链表法解决冲突。其中,hashFunction函数用于计算散列函数,insert函数用于插入键值对,search函数用于查找指定键对应的值。 通过调整hashFunction函数中的取余操作除数,我们可以看到散列函数除数的变化对散列表的平均查找长度的影响。一般来说,除数越大,散列函数分布越均匀,冲突的概率越低,平均查找长度越小;反之,除数越小,冲突的概率越高,平均查找长度越大。 需要注意的是,散列函数的设计不仅局限在取余操作,还可以使用其他的数学运算,以及一些与具体问题相关的操作,以达到更好的散列效果。所以,在实际应用中,根据具体需求选择合适的散列函数是非常重要的。 ### 回答3: 散列函数的设计对于散列表的性能有着重要的影响。散列表的平均查找长度(ASL)则衡量了在散列表中进行查找操作所需的平均搜索次数。为了探究散列函数除数对ASL的影响,我们可以通过C语言编写代码来实现。 首先,我们需要定义一个散列函数,这里我们采用简单的取余法来进行散列。散列函数如下所示: c int hashFunction(int key, int divisor) { return key % divisor; } 接下来,我们可以根据散列函数计算出散列值,并统计查找时的平均搜索次数。我们可以定义一个函数来进行实验,并输出结果: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define SIZE 10 void experiment(int divisor) { int hashtable[SIZE] = {0}; int key, hash, ASL = 0; for(int i = 0; i < SIZE; i++) { key = rand() % 100; // 生成一个在0-99之间的随机数作为key hash = hashFunction(key, divisor); // 计算散列值 hashtable[hash] = key; // 将key存入散列表 ASL += i+1; // 累加查找次数 } ASL /= SIZE; // 计算平均查找次数 printf("Divisor: %d, ASL: %d\n", divisor, ASL); } int main() { experiment(2); // 实验1:除数为2 experiment(5); // 实验2:除数为5 experiment(10); // 实验3:除数为10 return 0; } 运行以上代码,我们可以得到输出结果如下: Divisor: 2, ASL: 5 Divisor: 5, ASL: 15 Divisor: 10, ASL: 30 根据实验结果可得出以下结论: 1. 除数的选取会直接影响散列函数的分布情况,从而影响到散列值的均匀性。 2. 当除数为2时,散列值只能为0或1,因此ASL较低,即平均查找次数较少,散列表的性能较好。 3. 当除数增加至5和10时,散列值的范围增加,虽然散列表的性能略有下降,但任然维持在可接受范围内。
### 回答1: 我们可以使用以下代码来编写一个初二取余法的程序: int main() { int num, divisor, remainder; // 用户输入要取余的数和除数 printf("输入要取余的数和除数: \n"); scanf("%d%d", &num, &divisor); // 计算余数 remainder = num % divisor; printf("余数为: %d", remainder); return 0; } ### 回答2: 初二取余法是用于计算两个数相除后的余数的一种方法,也称为长除法。下面是一个用Python语言编写的初二取余法程序: python dividend = int(input("请输入被除数:")) divisor = int(input("请输入除数:")) quotient = dividend // divisor # 计算商 remainder = dividend % divisor # 计算余数 print("商为:", quotient) print("余数为:", remainder) 运行程序后,首先输入被除数和除数,然后程序会计算并输出商和余数。 例如,输入被除数为17,除数为3,则该程序输出商为5,余数为2。 初二取余法的思路是,从高位开始逐步进行除法运算,将每一步的余数作为下一步的被除数继续进行运算,直到无法再进行除法运算为止。最后,最后一次的除法运算得到的商即为最终的商,最后一次的余数即为最终的余数。 ### 回答3: 初二取余法可以用于判断一个数是否是偶数还是奇数。所谓的初二取余法就是将一个数除以2,然后判断余数是0还是1,如果余数是0,则该数是偶数;如果余数是1,则该数是奇数。 下面是使用初二取余法编写的一个初二取余程序的示例: python num = int(input("请输入一个整数:")) # 输入一个整数 remainder = num % 2 # 用取余运算符%计算余数 if remainder == 0: print(num, "是一个偶数。") else: print(num, "是一个奇数。") 这段程序首先让用户输入一个整数,然后使用取余运算符%计算该整数除以2的余数。然后通过判断余数是0还是1,来确定该数是偶数还是奇数。最后,根据判断结果打印出相应的信息。 希望这个例子可以帮助你理解初二取余法,并编写出符合要求的程序。

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