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数据结构散列表学习 2025年6月12日15:30:48

java 2025/6/19 18:01:21

数据结构散列表

哈希表(Hash Table):

通过哈希函数将键（key）映射到存储位置，从而实现快速的插入、删除和查找操作。

哈希表是现代编程中最重要的数据结构之一，几乎所有编程语言都提供了内置实现。

计数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#define TABLE_SIZE 100  // 哈希表大小// 哈希表节点结构
typedef struct Node {int key;          // 存储的元素值int count;        // 出现次数struct Node* next; // 链表指针（处理冲突）
} Node;// 创建新节点
Node* createNode(int key) {Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));newNode->key = key;newNode->count = 1;newNode->next = NULL;return newNode;
}// 简单哈希函数
unsigned int hash(int key) {return key % TABLE_SIZE;
}// 插入元素到哈希表
void insert(Node* hashTable[], int key) {unsigned int index = hash(key);// 检查是否已存在Node* current = hashTable[index];while (current != NULL) {if (current->key == key) {current->count++; // 已存在，计数增加return;}current = current->next;}// 不存在，创建新节点Node* newNode = createNode(key);newNode->next = hashTable[index];hashTable[index] = newNode;
}// 打印哈希表内容
void printHashTable(Node* hashTable[]) {for (int i = 0; i < TABLE_SIZE; i++) {Node* current = hashTable[i];while (current != NULL) {printf("元素 %d 出现次数: %d\n", current->key, current->count);current = current->next;}}
}// 释放哈希表内存
void freeHashTable(Node* hashTable[]) {for (int i = 0; i < TABLE_SIZE; i++) {Node* current = hashTable[i];while (current != NULL) {Node* temp = current;current = current->next;free(temp);}}
}int main() {Node* hashTable[TABLE_SIZE] = {NULL}; // 初始化哈希表int nums[] = {1, 2, 3, 2, 1, 3, 3, 4, 5, 4, 4, 4};int size = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);// 统计每个元素的出现次数for (int i = 0; i < size; i++) {insert(hashTable, nums[i]);}// 打印统计结果printHashTable(hashTable);// 释放内存freeHashTable(hashTable);return 0;
}

哈希函数:将任意大小的数据映射到固定大小的值（哈希值）

#include <stdio.h>
#include <string.h>// 简单哈希函数 - 适用于字符串
unsigned int simple_hash(const char* str) {unsigned int hash = 0;while (*str) {hash = (hash * 31) + *str; // 31是个常用质数str++;}return hash;
}// 测试
int main() {const char* str1 = "hello";const char* str2 = "world";printf("'%s' 的哈希值: %u\n", str1, simple_hash(str1));printf("'%s' 的哈希值: %u\n", str2, simple_hash(str2));return 0;
}

桶（Bucket）：存储数据的容器，通常是一个数组

冲突（Collision）：不同键映射到相同哈希值的情况

滚动哈希:一种高效处理字符串/数组子串哈希的技术，常用于字符串匹配、重复子串检测等场景

#include <stdio.h>
#include <string.h>#define BASE 256  // 基数，通常选择质数
#define MOD 101   // 模数，通常选择大质数// 计算初始哈希值
unsigned long initial_hash(const char* str, int len) {unsigned long hash = 0;for (int i = 0; i < len; i++) {hash = (hash * BASE + str[i]) % MOD;}return hash;
}// 滚动哈希计算下一个哈希值
unsigned long roll_hash(unsigned long prev_hash, char left_char, char right_char, int len, unsigned long power) {prev_hash = (prev_hash + MOD - (left_char * power) % MOD) % MOD;return (prev_hash * BASE + right_char) % MOD;
}// 查找模式串在文本中的位置
void rabin_karp(const char* text, const char* pattern) {int n = strlen(text);int m = strlen(pattern);if (m == 0 || n < m) return;// 计算BASE^(m-1) % MODunsigned long power = 1;for (int i = 0; i < m - 1; i++) {power = (power * BASE) % MOD;}unsigned long pattern_hash = initial_hash(pattern, m);unsigned long text_hash = initial_hash(text, m);for (int i = 0; i <= n - m; i++) {if (text_hash == pattern_hash) {// 哈希匹配，验证实际字符串是否匹配if (strncmp(text + i, pattern, m) == 0) {printf("在位置 %d 找到匹配\n", i);}}// 滚动到下一个位置if (i < n - m) {text_hash = roll_hash(text_hash, text[i], text[i + m], m, power);}}
}int main() {const char* text = "ABABDABACDABABCABAB";const char* pattern = "ABABCABAB";rabin_karp(text, pattern);return 0;
}