C语言实现哈希表_哈希表c语言代码

CRC是通信领域中用于校验数据传输正确性的最常用机制，也是Hash算法的一个典型应用，Hash一般翻译为“散列”，也可直接音译为“哈希”，就是把任意长度的输入（又叫做预映射，pre-image）通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是散列值的空间通常远小于输入空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，而不可能从散列值唯一的确定输入值。

CRC 也是一种 hash 算法！！！常见的Hash算法有：MAC,CRC,MD5/MD4,SHA等。

简单的哈希表的实现， c 语言。

哈希表原理

哈希表是为了根据数据的部分内容（关键字），直接计算出存放完整数据的内存地址。

如果从链表中根据关键字查找一个元素，需要遍历才能得到这个元素的内存地址，如果链表长度很大，查找就需要更多的时间.

void* list_find_by_key(list,key)
    for(p=list;p!=NULL; p=p->next){
        if(p->key == key){
            return p;
        return p;
}

为了解决根据关键字快速找到元素的存放地址，哈希表应运而生。它通过某种算法（哈希函数）直接根据关键字计算出元素的存放地址，由于无需遍历，所以效率很高。

void* hash_table_find_by_key(table, key)
    void* p = hash(key);
    return p;
}

当然，上面的伪代码忽略了一个重要的事实：那就是不同的关键字可能产生出同样的hash值。

hash("张三") = 23;
hash("李四") = 30;
hash("王五") = 23;

这种情况称为“冲突”，为了解决这个问题，有两种方法：一是链式扩展；二是开放寻址。这里只讲第一种：链式扩展。

也就是把具有相同hash值的元素放到一起，形成一个链表。这样在插入和寻找数据的时候就需要进一步判断。

void* hash_table_find_by_key(table, key)
    void* list = hash(key);
    return list_find_by_key(list, key);
}

需要注意的是，只要hash函数合适，这里的链表通常都长度不大，所以查找效率依然很高。

下图是一个哈希表运行时内存布局：

先说一下原理。 先是有一个 bucket 数组，也就是所谓的桶。

哈希表的特点就是 数据 与其在表中的位置存在 相关性 ，也就是有关系的，通过数据应该可以计算出其位置。

这个哈希表是用于存储一些键值对( key -- value )关系的数据，其 key 也就是其在表中的索引， value 是附带的数据。

通过散列算法，将字符串的 key 映射到某个桶中，这个算法是确定的，也就是说一个 key 必然对应一个 bucket 。

然后是碰撞问题，也就是说多个 key 对应一个索引值。举个例子：有三个 key : key1 , key3 , key5 通过散列算法 keyToIndex 得到的索引值都为 2 ，也就是这三个 key 产生了碰撞，对于碰撞的处理，采取的是用链表连接起来，而没有进行再散列。

包含的头文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define BUCKETCOUNT 16

哈希表和节点数据结构的定义

struct hashEntry
    const char* key;
    char* value;
    struct hashEntry* next;
typedef struct hashEntry entry;
struct hashTable
    entry bucket[BUCKETCOUNT];  //先默认定义16个桶
typedef struct hashTable table;

初始化和释放哈希表

//初始化哈希表
void initHashTable(table* t)
    int i;
    if (t == NULL)return;
    for (i = 0; i < BUCKETCOUNT; ++i) {
        t->bucket[i].key = NULL;
        t->bucket[i].value = NULL;
        t->bucket[i].next = NULL;
//释放哈希表
void freeHashTable(table* t)
    int i;
    entry* e,*ep;
    if (t == NULL)return;
    for (i = 0; i<BUCKETCOUNT; ++i) {
        e = &(t->bucket[i]);
        while (e->next != NULL) {
            ep = e->next;
            e->next = ep->next;
            free(ep->key);
            free(ep->value);
            free(ep);
}

哈希散列算法

//哈希散列方法函数
int keyToIndex(const char* key)
    int index , len , i;
    if (key == NULL)return -1;
    len = strlen(key);
    index = (int)key[0];
    for (i = 1; i<len; ++i) {
        index *= 1103515245 + (int)key[i];
    index >>= 27;
    index &= (BUCKETCOUNT - 1);
    return index;
}

辅助函数strDup

这是比较多余的做法，因为C标准库中 string.h 中有一系列这样的函数。

//在堆上分配足以保存str的内存
//并拷贝str内容到新分配位置
char* strDup(const char* str)
    int len;
    char* ret;
    if (str == NULL)return NULL;
    len = strlen(str);
    ret = (char*)malloc(len + 1);
    if (ret != NULL) {
        memcpy(ret , str , len);
        ret[len] = '//在堆上分配足以保存str的内存
//并拷贝str内容到新分配位置
char* strDup(const char* str)
int len;
char* ret;
if (str == NULL)return NULL;
len = strlen(str);
ret = (char*)malloc(len + 1);
if (ret != NULL) {
memcpy(ret , str , len);
ret[len] = '\0';
return ret;
    return ret;
}

string.h 中的相关函数

#include <string.h>
       char *strdup(const char *s);
       char *strndup(const char *s, size_t n);
       char *strdupa(const char *s);
       char *strndupa(const char *s, size_t n);

哈希表的插入和修改

这个了插入和修改是一个方法，如果 key 在哈希表中已经存在，那么就是修改 value ，否则就是插入一个节点。

//向哈希表中插入数据
int insertEntry(table* t , const char* key , const char* value)
    int index , vlen1 , vlen2;
    entry* e , *ep;
    if (t == NULL || key == NULL || value == NULL) {
        return -1;
    index = keyToIndex(key);
    if (t->bucket[index].key == NULL) {
        t->bucket[index].key = strDup(key);
        t->bucket[index].value = strDup(value);
    else {
        e = ep = &(t->bucket[index]);
        while (e != NULL) { //先从已有的找
            if (strcmp(e->key , key) == 0) {
                //找到key所在，替换值
                vlen1 = strlen(value);
                vlen2 = strlen(e->value);
                if (vlen1 > vlen2) {
                    free(e->value);
                    e->value = (char*)malloc(vlen1 + 1);
                memcpy(e->value , value , vlen1 + 1);
                return index;   //插入完成了
            ep = e;
            e = e->next;
        } // end while(e...
        //没有在当前桶中找到
        //创建条目加入
        e = (entry*)malloc(sizeof (entry));
        e->key = strDup(key);
        e->value = strDup(value);
        e->next = NULL;
        ep->next = e;
    return index;
}

哈希表中查找

因为这个哈希表中保存的是 键值对 ，所以这个方法是从哈希表中查找 key 对应的 value 的。要注意，这里返回的是 value 的地址，不应该对其指向的数据进行修改，否则可能会有意外发生。

//在哈希表中查找key对应的value
//找到了返回value的地址，没找到返回NULL
const char* findValueByKey(const table* t , const char* key)
    int index;
    const entry* e;
    if (t == NULL || key == NULL) {
        return NULL;
    index = keyToIndex(key);
    e = &(t->bucket[index]);
    if (e->key == NULL) return NULL;//这个桶还没有元素
    while (e != NULL) {
        if (0 == strcmp(key , e->key)) {
            return e->value;    //找到了，返回值
        e = e->next;
    return NULL;
}

哈希表元素的移除

这个函数用于将哈希表中 key 对应的节点移除，如果其不存在，那就返回 NULL 。如果存在，就返回这个节点的地址。注意，这里并没有释放节点，如果不需要了，应该手动释放它。

//在哈希表中查找key对应的entry
//找到了返回entry，并将其从哈希表中移除
//没找到返回NULL
entry* removeEntry(table* t , char* key)
    int index;
    entry* e,*ep;   //查找的时候，把ep作为返回值
    if (t == NULL || key == NULL) {
        return NULL;
    index = keyToIndex(key);
    e = &(t->bucket[index]);
    while (e != NULL) {
        if (0 == strcmp(key , e->key)) {
            //如果是桶的第一个
            if (e == &(t->bucket[index])) {
                //如果这个桶有两个或以上元素
                //交换第一个和第二个，然后移除第二个
                ep = e->next;
                if (ep != NULL) {
                    entry tmp = *e; //做浅拷贝交换
                    *e = *ep;//相当于链表的头节点已经移除
                    *ep = tmp;  //这就是移除下来的链表头节点
                    ep->next = NULL;
                else {//这个桶只有第一个元素
                    ep = (entry*)malloc(sizeof(entry));
                    *ep = *e;
                    e->key = e->value = NULL;
                    e->next = NULL;
            else {
                //如果不是桶的第一个元素
                //找到它的前一个(这是前面设计不佳导致的多余操作)
                ep = &(t->bucket[index]);
                while (ep->next != e)ep = ep->next;
                //将e从中拿出来
                ep->next = e->next;
                e->next = NULL;
                ep = e;
            return ep;
        }// end if(strcmp...
        e = e->next;
    return NULL;
}

哈希表打印

这个函数用于打印哈希表的内容的。

void printTable(table* t)
    int i;
    entry* e;
    if (t == NULL)return;
    for (i = 0; i<BUCKETCOUNT; ++i) {
        printf("\nbucket[%d]:\n" , i);
        e = &(t->bucket[i]);
        while (e->key != NULL) {
            printf("\t%s\t=\t%s\n" , e->key , e->value);
            if (e->next == NULL)break;
            e = e->next;
}

测试一下

用于测试的数据来自于本机相关信息。

int main()
    table t;
    initHashTable(&t);
    insertEntry(&t , "电脑型号" , "华硕 X550JK 笔记本电脑");
    insertEntry(&t , "操作系统" , "Windows 8.1 64位 (DirectX 11)");
    insertEntry(&t , "处理器" , "英特尔 Core i7 - 4710HQ @ 2.50GHz 四核");
    insertEntry(&t , "主板" , "华硕 X550JK(英特尔 Haswell)");
    insertEntry(&t , "内存" , "4 GB(Hynix / Hyundai)");
    insertEntry(&t , "主硬盘" , "日立 HGST HTS541010A9E680(1 TB / 5400 转 / 分)");
    insertEntry(&t , "显卡" , "NVIDIA GeForce GTX 850M       (2 GB / 华硕)");
    insertEntry(&t , "显示器" , "奇美 CMN15C4(15.3 英寸)");
    insertEntry(&t , "光驱" , "松下 DVD - RAM UJ8E2 S DVD刻录机");
    insertEntry(&t , "声卡" , "Conexant SmartAudio HD @ 英特尔 Lynx Point 高保真音频");
    insertEntry(&t , "网卡" , "瑞昱 RTL8168 / 8111 / 8112 Gigabit Ethernet Controller / 华硕");
    insertEntry(&t , "主板型号" , "华硕 X550JK");
    insertEntry(&t , "芯片组" , "英特尔 Haswell");
    insertEntry(&t , "BIOS" , "X550JK.301");
    insertEntry(&t , "制造日期" , "06 / 26 / 2014");
    insertEntry(&t , "主人" , "就是我");
    insertEntry(&t , "价格" , "六十张红色毛主席");
    insertEntry(&t , "主硬盘" , "换了个120G的固态");
    entry* e = removeEntry(&t , "主板型号");
    if (e != NULL) {
        puts("找到后要释放");
        free(e->key);
        free(e->value);
        free(e);
        e = NULL;
    printTable(&t);
    const char* keys[] = { "显示器" , "主人","没有" , "处理器" };
    for (int i = 0; i < 4; ++i) {
        const char* value = findValueByKey(&t , keys[i]);
        if (value != NULL) {
            printf("find %s\t=\t%s\n" ,keys[i], value);
        else {
            printf("not found %s\n",keys[i]);
    freeHashTable(&t);
    getchar();
    return 0;
}

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#include <stdio.h>
#define HASH_SIZE 10
typedef struct Node{
    char key[50];
    char value[50];
    struct Node *next;
} NODE;
typedef unsigned int uint;
NODE *node[HASH_SIZE];
/*init hash node*/
int init(NODE *node)
    node=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
    if(node == NULL)
        return 1;
    bzero(node, sizeof(NODE));
    return 0;
/*计算哈希值*/
uint hash_index(const char *key)
    uint hash=0;
    char *p = key;
    for(;*p;p++){
        hash = hash*33+*p;
    return hash%HASH_SIZE;
/*查找:根据哈希值得出index, 然后到对应的链表中查找*/
NODE *lookup(const char *key)
    char *value = NULL;
    uint index=0;
    int i = 0;
    NODE *np=NULL;
    index=hash_index(key);
    for(np=node[index]; np; np=np->next)
       if(strcmp(np->key,key)==0)
           return np;
    return NULL;  
/*插入：先查找该值是否存在，然后计算哈希值，插入对应的链表*/
uint install(const char *key, const char *value)
   NODE *np = NULL;
   np = lookup(key);
   uint index = 0;
   if(!np){
      index=hash_index(key);
      np =(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
      if(!np)
        return 1;
      strcpy(np->key,key);
      strcpy(np->value,value);
      np->next=node[index];
      node[index]=np;
   return 0;
int main(void)
    /*为哈希表插入一组数据*/
    char key[17] = "10.10.16.31";
    char value[4] = "001";
    install(key, value);
    char key1[17] = "10.10.16.32";
    char value1[4] = "002";
    install(key1, value1);
    char key2[17] = "10.10.16.33";
    char value2[4] = "003";
    install(key2, value2);
    char key3[17] = "10.10.16.34";
    char value3[4] = "004";
    install(key3, value3);
    char key4[17] = "10.10.16.41";
    char value4[4] = "005";
    install(key4, value4);
    NODE *np;
    /*哈希表初始化：如果不为表头赋值的话可以省略*/
    int i,j;
    for(i=0;i<HASH_SIZE;i++){
        init(node[i]);
    /*遍历哈希表*/
    for(i=0; i<HASH_SIZE; i++)
        if(node[i]){
            printf("i:%d, key:%s, value:%s\n", i, node[i]->key, node[i]->value);
            np = node[i]->next;
            while(np){
                printf("key:%s, value:%s\n", np->key, np->value);
                np = np->next;
    return 0;
}

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