数据结构实践——用哈希法组织关键字

本文是针对[数据结构基础系列(8)：查找]中第11课时[哈希表——散列结构]和第12课时[哈希表的运算]的实践项目。

【项目 - 用哈希法组织关键字】
已知一个关键字序列为if、while、for、case、do、break、else、struct、union、int、double、float、char、long、bool，共15个字符串，哈希函数H(key)为关键字的第一个字母在字母表中的序号，哈希表的表长为26。
（1）若处理冲突的方法采用线性探测法，请设计算法，输出每个关键字对应的H(key)，输出哈希表，并求成功情况下的平均查找长度。

[参考解答]

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N 15
#define M 26
int H(char *s)
{
    return ((*s-'a'+1)%M);
}

int main()
{
    char *s[N]= {"if", "while", "for", "case", "do", "break", "else", "struct", "union", "int", "double", "float", "char", "long", "bool"};
    int i, j, k;
    char HT[M][10];
    int Det[M];   //存放探测次数
    for(i=0; i<M; i++)
    {
        HT[i][0]='\0';
        Det[i]=0;
    }
    printf("字符串 key\tH(key)\n");
    printf("------------------------\n");
    for(i=0; i<N; i++)
    {
        j=H(s[i]);  //求哈希值
        printf("%s\t\t%d\n", s[i],j);
        k=0;   //探测次数初值
        while(1)
        {
            k++;    //累加探测次数
            if(HT[j][0]=='\0')   //当不冲突时，直接放到该处
            {
                strcpy(HT[j], s[i]);
                break;
            }
            else    //冲突时，采用线性探查法求下一个地址
            {
                j=(j+1)%M;
            }
        }
        Det[j]=k;
    }
    printf("---------------------\n");
    printf("哈希表\n");
    printf("位置\t字符串\t探查次数\n");
    printf("---------------------\n");
    for(i=0; i<M; i++)
        printf("%d\t%s\t%d\n", i, HT[i], Det[i]);
    printf("---------------------\n");
    k=0;
    for(i=0; i<M; i++)
        k+=Det[i];
    printf("查找成功情况下的平均查找长度 %f\n", 1.0*k/N);
    return 0;
}

（2）若处理冲突的方法采用链地址法，请设计算法，输出哈希表，并计算成功情况和不成功情况下的平均查找长度。

[参考解答]

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <malloc.h>
#define N 15
#define M 26
typedef struct node   //定义哈希链表的节点类型
{
    char *key;
    struct node *next;
} LNode;

typedef struct
{
    LNode *link;
} HTType;

int H(char *s)   //实现哈希函数
{
    return ((*s-'a'+1)%M);
}

//构造哈希表
void Hash(char *s[], HTType HT[])
{
    int i, j;
    LNode *q;
    for(i=0; i<M; i++)   //哈希表置初值
        HT[i].link=NULL;
    for(i=0; i<N; i++)   //存储每一个关键字
    {
        q=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));   //创建新节点
        q->key = (char*)malloc(sizeof(strlen(s[i])+1));
        strcpy(q->key, s[i]);
        q->next=NULL;
        j=H(s[i]);    //求哈希值
        if(HT[j].link==NULL)   //不冲突，直接加入
            HT[j].link=q;
        else        //冲突时，采用前插法插入
        {
            q->next = HT[j].link;
            HT[j].link=q;
        }
    }
}

//输出哈希表
void DispHT(HTType HT[])
{
    int i;
    LNode *p;
    printf("哈希表\n");
    printf("位置\t关键字序列\n");
    printf("---------------------\n");
    for(i=0; i<M; i++)
    {
        printf(" %d\t", i);
        p=HT[i].link;
        while(p!=NULL)
        {
            printf("%s ", p->key);
            p=p->next;
        }
        printf("\n");
    }
    printf("---------------------\n");
}

//求查找成功情况下的平均查找长度
double SearchLength1(char *s[], HTType HT[])
{
    int i, k, count = 0;
    LNode *p;
    for(i=0; i<N; i++)
    {
        k=0;
        p=HT[H(s[i])].link;
        while(p!=NULL)
        {
            k++;   //p!=NULL，进入循环就要做一次查找
            if(strcmp(p->key, s[i])==0)   //若找到，则退出
                break;
            p=p->next;
        }
        count+=k;
    }
    return 1.0*count/N;   //成功情况仅有N种
}

//求查找不成功情况下的平均查找长度
double SearchLength2(HTType HT[])
{
    int i, k, count = 0;  //count为各种情况下不成功的总次数
    LNode *p;
    for(i=0; i<M; i++)
    {
        k=0;
        p=HT[i].link;
        while(p!=NULL)
        {
            k++;
            p=p->next;
        }
        count+=k;
    }
    return 1.0*count/M;   //不成功时，在表长为M的每个位置上均可能发生
}
int main()
{
    HTType HT[M];
    char *s[N]= {"if", "while", "for", "case", "do", "break", "else", "struct", "union", "int", "double", "float", "char", "long", "bool"};
    Hash(s, HT);
    DispHT(HT);
    printf("查找成功情况下的平均查找长度 %f\n", SearchLength1(s, HT));
    printf("查找不成功情况下的平均查找长度 %f\n", SearchLength2(HT));
    return 0;
}