數據結構：hash_map原理?
這是一節讓你深入理解hash_map的介紹，如果你只是想囫圇吞棗，不想理解其原理，你倒是可以略過這一節，但我還是建議你看看，多了解一些沒有壞處。

hash_map基于hash table（哈希表）。哈希表最大的優點，就是把數據的存儲和查找消耗的時間大大降低，幾乎可以看成是常數時間；而代價僅僅是消耗比較多的內存。然而在當前可利用內存越來越多的情況下，用空間換時間的做法是值得的。另外，編碼比較容易也是它的特點之一。

其基本原理是：使用一個下標范圍比較大的數組來存儲元素。可以設計一個函數（哈希函數，也叫做散列函數），使得每個元素的關鍵字都與一個函數值（即數組下標，hash值）相對應，于是用這個數組單元來存儲這個元素；也可以簡單的理解為，按照關鍵字為每一個元素“分類”，然后將這個元素存儲在相應“類”所對應的地方，稱為桶。

但是，不能夠保證每個元素的關鍵字與函數值是一一對應的，因此極有可能出現對于不同的元素，卻計算出了相同的函數值，這樣就產生了“沖突”，換句話說，就是把不同的元素分在了相同的“類”之中。?總的來說，“直接定址”與“解決沖突”是哈希表的兩大特點。

hash_map，首先分配一大片內存，形成許多桶。是利用hash函數，對key進行映射到不同區域（桶）進行保存。

其插入過程是：

1.?得到key
2.?通過hash函數得到hash值
3.?得到桶號(一般都為hash值對桶數求模)
4.?存放key和value在桶內。

其取值過程是:

1.?得到key
2.?通過hash函數得到hash值
3.?得到桶號(一般都為hash值對桶數求模)
4.?比較桶的內部元素是否與key相等，若都不相等，則沒有找到。
5.?取出相等的記錄的value。

hash_map中直接地址用hash函數生成，解決沖突，用比較函數解決。這里可以看出，如果每個桶內部只有一個元素，那么查找的時候只有一次比較。當許多桶內沒有值時，許多查詢就會更快了(指查不到的時候).

由此可見，要實現哈希表,?和用戶相關的是：hash函數和比較函數。這兩個參數剛好是我們在使用hash_map時需要指定的參數。

來源:??http://www.stlchina.org/twiki/bin/view.pl/Main/STLDetailHashMap

?

一個實現

/**PROGRAM :哈希表的綜合操作?**/

/**CONTENT :Insert,Search,Deltet **/

/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **/

#include <math.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#define MAXSIZE 30 /*哈希表的最大容量，與所采用的哈希函數有關*/

typedef enum{False,True}??BOOL;

typedef enum{NULLKEY,HAVEKEY,DELKEY} HAVEORNOT;

/*哈希表元素的三種狀態，沒有記錄、有記錄、有過記錄但已被刪除*/

typedef struct /*定義哈希表的結構*/

{

int elem[MAXSIZE]; /*?數據元素體?*/

HAVEORNOT elemflag[MAXSIZE]; /*元素狀態標志，沒有記錄、有記錄、有過記錄但已被刪除*/

int count; /*哈希表中當前元素的個數?*/

}HashTable;

typedef struct

{int keynum; /*記錄的數據域，只有關鍵字一項*/

}Record;

void InitialHash(HashTable*); /*初始化哈希表*/

void CreateHash(HashTable*);/*?根據從鍵盤上輸入的一系列整數建立哈希表?*/

void PrintHash(HashTable); /*顯示哈希表中的所有元素*/

BOOL SearchHash(HashTable,int,int*); /*在哈希表中查找元素*/

BOOL InsertHash(HashTable*,Record); /*在哈希表中插入元素*/

BOOL DeleteHash(HashTable*,Record); /*在哈希表中刪除元素*/

int Hash(int); /*哈希函數*/

?

void main()

{

???????HashTable H; /*聲明哈希表H*/

???????char ch,j='y';

???????int position;

???????Record R;

???????BOOL temp;

???????//textbackground(3); /*設定屏幕顏色*/

???????//textcolor(15);

???????//clrscr();

???????InitialHash(&H);

???????CreateHash(&H);

???????/*-------------------------程序說明-------------------------------*/

???????printf("This program will show how to operate to a HashTable./n");

???????printf("You can display all elems,search a elem,/ninsert a elem,delete a elem./n");

???????/*----------------------------------------------------------------*/

?

???????while(j!='n')

???????{

??????????????printf("1.display/n");

??????????????printf("2.search/n");

??????????????printf("3.insert/n");

??????????????printf("4.delete/n");

??????????????printf("5.exit/n");

??????????????scanf(" %c",&ch); /*輸入操作選項*/

??????????????switch(ch)

??????????????{

??????????????case '1':if(H.count) PrintHash(H); /*哈希表不空*/

?????????????????????else printf("The HashTable has no elem!/n");

?????????????????????break;

??????????????case '2':if(!H.count) printf("The HashTable has no elem!/n"); /*哈希表空*/

?????????????????????else

?????????????????????{printf("Please input the keynum(int) of the elem to search:");

?????????????????????scanf("%d",&R.keynum); /*輸入待查記錄的關鍵字*/

?????????????????????temp=SearchHash(H,R.keynum,&position);

?????????????????????/*temp=True:記錄查找成功；temp=False:沒有找到待查記錄*/

?????????????????????if(temp) printf("The position of the elem is %d/n",position);

?????????????????????else printf("The elem isn't exist!/n");

?????????????????????}

?????????????????????break;

??????????????case '3':if(H.count==MAXSIZE) /*哈希表已滿*/

?????????????????????{printf("The HashTable is full!/n");

?????????????????????break;

?????????????????????}

?????????????????????printf("Please input the elem(int) to insert:");

?????????????????????scanf("%d",&R.keynum); /*輸入要插入的記錄*/

?????????????????????temp=InsertHash(&H,R);

?????????????????????/*temp=True:記錄插入成功；temp=False:已存在關鍵字相同的記錄*/

?????????????????????if(temp) printf("Sucess to insert the elem!/n");

?????????????????????else printf("Fail to insert the elem.The same elem has been exist!/n");

?????????????????????break;

??????????????case '4':printf("Please input the keynum of the elem(int) to delet:");

?????????????????????scanf("%d",&R.keynum); /*輸入要刪除記錄的關鍵字*/

?????????????????????temp=DeleteHash(&H,R);

?????????????????????/*temp=True:記錄刪除成功；temp=False:待刪記錄不存在?*/

?????????????????????if(temp) printf("Sucess to delete the elem!/n");

?????????????????????else printf("The elem isn't exist in the HashTable!/n");

?????????????????????break;

??????????????default: j='n';

??????????????}

???????}

???????printf("The program is over!/nPress any key to shut off the window!/n");

???????getchar();

}

?

void InitialHash(HashTable *H)

{/*哈希表初始化*/

???????int i;

???????(*H).count=0;

???????for(i=0;i<MAXSIZE;i++) (*H).elemflag[i]=NULLKEY;

}

?

void CreateHash(HashTable *H)

{/*?根據從鍵盤上輸入的一系列整數（不超過12個，以-1結束）建立哈希表?*/

?Record e;

?printf("請輸入的一系列整數(不超過12個，以-1結束)以建立哈希表:/n");

?scanf("%d",&e.keynum);

?while(e.keynum!=-1)

????if(InsertHash(H,e))??scanf("%d",&e.keynum);

????else

??????{printf("請輸入不重復的數據！");

???????return;

???????}????

}

?

void PrintHash(HashTable H)

{?????/*顯示哈希表所有元素及其所在位置*/

???????int i;

???????for(i=0;i<MAXSIZE;i++) /*顯示哈希表中記錄所在位置*/

???????if(H.elemflag[i]==HAVEKEY) /*只顯示標志為HAVEKEY(存放有記錄)的元素*/

???????printf("%-4d",i);

???????printf("/n");

???????for(i=0;i<MAXSIZE;i++) /*顯示哈希表中記錄值*/

???????if(H.elemflag[i]==HAVEKEY)

???????printf("%-4d",H.elem[i]);

???????printf("/ncount:%d/n",H.count); /*顯示哈希表當前記錄數*/

}

?

BOOL SearchHash(HashTable H,int k,int *p)

{/*在開放定址哈希表H中查找關鍵字為k的數據元素，若查找成功，以p指示

待查數據元素在表中的位置，并返回True；否則，以p指示插入位置，并

返回False*/

???????int p1;

???????p1=(*p)=Hash(k); /*求得哈希地址*/

???????while(H.elemflag[(*p)]==HAVEKEY&&k!=H.elem[(*p)])

???????/*該位置中填有記錄并且關鍵字不相等*/

???????{

??????????????(*p)++; /*沖突處理方法：線性探測再散列*/

??????????????if((*p)>=MAXSIZE) (*p)=(*p)%MAXSIZE; /*循環搜索*/

??????????????if((*p)==p1) return False; /*整個表已搜索完，沒有找到待查元素*/

???????}

???????if(k==H.elem[(*p)]&&H.elemflag[(*p)]==HAVEKEY) /*查找成功，p指示待查元素位置*/

??????????????return True;

???????else return False; /*查找不成功*/

}

?

BOOL InsertHash(HashTable *H,Record e)

{/*查找不成功時插入元素e到開放定址哈希表H中，并返回True，否則返回False*/

???????int p;

???????if(SearchHash((*H),e.keynum,&p)) /*表中已有與e有相同關鍵字的元素*/

???????return False;

???????else

???????{(*H).elemflag[p]=HAVEKEY; /*設置標志為HAVEKEY，表示該位置已有記錄*/

???????(*H).elem[p]=e.keynum; /*插入記錄*/

???????(*H).count++; /*哈希表當前長度加一?*/

???????return True;

???????}

}

?

BOOL DeleteHash(HashTable *H,Record e)

{/*在查找成功時刪除待刪元素e，并返回True，否則返回False*/

???????int p;

???????if(!SearchHash((*H),e.keynum,&p)) /*表中不存在待刪元素*/

???????return False;

???????else

???????{(*H).elemflag[p]=DELKEY; /*設置標志為DELKEY，表明該元素已被刪除*/

???????(*H).count--; /*哈希表當前長度減一*/

???????return True;

???????}

}

?

int Hash(int kn)

{/*哈希函數：H(key)=key MOD 11*/

???????return (kn%11);

}?

?

?

//code2:

///

哈希表的設計主要是設計哈希函數 哈希函數：將關鍵字映射到哈希表的位置 哈希函數的建立有五種常見方法： 1. 除余法 2.折疊法 3.平方取中法 4.提取法 5. 基數轉換法 哈希沖突解決方法 1. 開放定址法 開放定址法又分為線性探查法，二次探查法，雙散列函數探查法 2.再哈希法 3.鏈地址法 4.建立一個公共溢出區 可擴展文件的散列函數 1.可擴展散列 2.線性散列哈希程序示例： 沖突解決方法為：雙散列函數探查法 哈希函數關鍵字為：人名字母ASCII相加 哈希函數為：關鍵字%M，從而映射到哈希表中的位置 代碼：#include<stdio.h> #include<conio.h> #define HASH_LEN 50 //哈希表的長度 #define M 47 //隨機數 #define NAME_NO 30 //人名的個數 typedef struct { char *py; //名字的拼音 int k; //拼音所對應的整數 }NAME; NAME NameList[HASH_LEN]; //全局變量NAME typedef struct //哈希表 { char *py; //名字的拼音 int k; //拼音所對應的整數 int si; //查找長度 }HASH; HASH HashList[HASH_LEN]; //全局變量HASH void InitNameList() //姓名（結構體數組）初始化 { char *f; int r,s0,i; NameList[0].py="wanghui"; NameList[1].py="mayuelong"; NameList[2].py="chenzhicheng"; NameList[3].py="sunpeng"; NameList[4].py="zengqinghui"; NameList[5].py="liqingbo"; NameList[6].py="liujunpeng"; NameList[7].py="jiangquanlei"; NameList[8].py="xingzhengchuan"; NameList[9].py="luzhaoqian"; NameList[10].py="gaowenhu"; NameList[11].py="zhuhaoyin"; NameList[12].py="chenlili"; NameList[13].py="wuyunyun"; NameList[14].py="huangjuanxia"; NameList[15].py="wangyan"; NameList[16].py="zhoutao"; NameList[17].py="jiangzhenyu"; NameList[18].py="liuxiaolong"; NameList[19].py="wangziming"; NameList[20].py="fengjunbo"; NameList[21].py="lilei"; NameList[22].py="wangjia"; NameList[23].py="zhangjianguo"; NameList[24].py="zhuqingqing"; NameList[25].py="huangmin"; NameList[26].py="haoyuhan"; NameList[27].py="zhoutao"; NameList[28].py="zhujiang"; NameList[29].py="lixiaojun"; for (i=0;i<NAME_NO;i++) {s0=0;f=NameList[i].py; for (r=0;*(f+r)!='\0';r++)s0=*(f+r)+s0; NameList[i].k=s0; } } void CreateHashList() //建立哈希表 {int i;for (i=0; i<HASH_LEN;i++){HashList[i].py="";HashList[i].k=0;HashList[i].si=0;} for (i=0;i<HASH_LEN;i++){int sum=0;int adr=(NameList[i].k)%M; //哈希函數int d=adr;if(HashList[adr].si==0) //如果不沖突{HashList[adr].k=NameList[i].k;HashList[adr].py=NameList[i].py;HashList[adr].si=1;}else //沖突{do{d=(d+NameList[i].k%10+1)%M; //偽隨機探測再散列法處理沖突 sum=sum+1; //查找次數加1 }while (HashList[d].k!=0);HashList[d].k=NameList[i].k;HashList[d].py=NameList[i].py;HashList[d].si=sum+1;}}} void FindList() //查找 {char name[20]={0};int s0=0,r,sum=1,adr,d; printf("\n請輸入姓名的拼音:"); scanf("%s",name); for (r=0;r<20;r++) //求出姓名的拼音所對應的整數(關鍵字)s0+=name[r]; adr=s0%M; //使用哈希函數 d=adr; if(HashList[adr].k==s0) //分3種情況進行判斷printf("\n姓名:%s 關鍵字:%d 查找長度為: 1",HashList[d].py,s0); else if (HashList[adr].k==0)printf("無此記錄!"); else {int g=0;do{d=(d+s0%10+1)%M; //偽隨機探測再散列法處理沖突 sum=sum+1;if (HashList[d].k==0){printf("無此記錄! ");g=1; }if (HashList[d].k==s0){ printf("\n姓名:%s 關鍵字:%d 查找長度為:%d",HashList[d].py,s0,sum);g=1;}}while(g==0); } } void Display() // 顯示哈希表 {int i; float average=0;printf("\n\n地址\t關鍵字\t\t搜索長度\tH(key)\t 姓名\n"); //顯示的格式for(i=0; i<50; i++) {printf("%d ",i);printf("\t%d ",HashList[i].k);printf("\t\t%d ",HashList[i].si);printf("\t\t%d ",HashList[i].k%M);printf("\t %s ",HashList[i].py);printf("\n"); } for (i=0;i<HASH_LEN;i++) average+=HashList[i].si; average/=NAME_NO; printf("\n\n平均查找長度：ASL(%d)=%f \n\n",NAME_NO,average); }void main() {char ch1; printf("\n 哈希表的建立和查找\n");printf(" *-------------------------------------------*\n");printf(" | D. 顯示哈希表 |\n");printf(" | F. 查找 |\n");printf(" | Q. 退出 |\n");printf(" *-------------------------------------------*\n");InitNameList(); CreateHashList (); while(1) { printf("\n Option-:"); fflush(stdin);ch1=getchar();if (ch1=='D'||ch1=='d')Display(); else if (ch1=='F'||ch1=='f')FindList();else if (ch1=='Q'||ch1=='q')return;else{printf("\n請輸入正確的選擇!");}}}程序示例2： #include <math.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAXSIZE 30 typedef enum{False,True} BOOL; typedef enum{NULLKEY,HAVEKEY,DELKEY} HAVEORNOT;typedef struct { int elem[MAXSIZE]; HAVEORNOT elemflag[MAXSIZE]; int count; }HashTable; typedef struct {int keynum; }Record; void InitialHash(HashTable*); void CreateHash(HashTable*); void PrintHash(HashTable); BOOL SearchHash(HashTable,int,int*); BOOL InsertHash(HashTable*,Record); BOOL DeleteHash(HashTable*,Record); int Hash(int);void main() {HashTable H;char ch,j='y';int position;Record R;BOOL temp;//textbackground(3);//textcolor(15);//clrscr();InitialHash(&H);CreateHash(&H);printf("This program will show how to operate to a HashTable.\n");printf("You can display all elems,search a elem,\ninsert a elem,delete a elem.\n");while(j!='n'){printf("1.display\n");printf("2.search\n");printf("3.insert\n");printf("4.delete\n");printf("5.exit\n");scanf(" %c",&ch);switch(ch){case '1':if(H.count) PrintHash(H);else printf("The HashTable has no elem!\n");break;case '2':if(!H.count) printf("The HashTable has no elem!\n");else{printf("Please input the keynum(int) of the elem to search:");scanf("%d",&R.keynum);temp=SearchHash(H,R.keynum,&position);if(temp) printf("The position of the elem is %d\n",position);else printf("The elem isn't exist!\n");}break;case '3':if(H.count==MAXSIZE){printf("The HashTable is full!\n");break;}printf("Please input the elem(int) to insert:");scanf("%d",&R.keynum);temp=InsertHash(&H,R);if(temp) printf("Sucess to insert the elem!\n");else printf("Fail to insert the elem.The same elem has been exist!\n");break;case '4':printf("Please input the keynum of the elem(int) to delet:");scanf("%d",&R.keynum);temp=DeleteHash(&H,R);if(temp) printf("Sucess to delete the elem!\n");else printf("The elem isn't exist in the HashTable!\n");break;default: j='n';}}printf("The program is over!\nPress any key to shut off the window!\n");getchar(); }void InitialHash(HashTable *H) {int i;(*H).count=0;for(i=0;i<MAXSIZE;i++) (*H).elemflag[i]=NULLKEY; }void CreateHash(HashTable *H) { Record e; printf("請輸入的一系列整數(不超過12個，以-1結束)以建立哈希表:\n"); scanf("%d",&e.keynum); while(e.keynum!=-1)if(InsertHash(H,e))scanf("%d",&e.keynum);else{printf("請輸入不重復的數據！");return;} }void PrintHash(HashTable H) { int i;for(i=0;i<MAXSIZE;i++)if(H.elemflag[i]==HAVEKEY)printf("%-4d",i);printf("\n");for(i=0;i<MAXSIZE;i++)if(H.elemflag[i]==HAVEKEY)printf("%-4d",H.elem[i]);printf("\ncount:%d\n",H.count); }BOOL SearchHash(HashTable H,int k,int *p) {int p1;p1=(*p)=Hash(k);while(H.elemflag[(*p)]==HAVEKEY&&k!=H.elem[(*p)]){(*p)++;if((*p)>=MAXSIZE) (*p)=(*p)%MAXSIZE;if((*p)==p1) return False;}if(k==H.elem[(*p)]&&H.elemflag[(*p)]==HAVEKEY)return True;else return False; }BOOL InsertHash(HashTable *H,Record e) {int p;if(SearchHash((*H),e.keynum,&p))return False;else{(*H).elemflag[p]=HAVEKEY;(*H).elem[p]=e.keynum;(*H).count++;return True;} }BOOL DeleteHash(HashTable *H,Record e) {int p;if(!SearchHash((*H),e.keynum,&p))return False;else{(*H).elemflag[p]=DELKEY;(*H).count--;return True;} }int Hash(int kn) {return (kn%11); }

?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Hash Table的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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