【数据结构实验】查找（一）基于散列表的查找算法-拓冰建站

文章目录

1. 引言
2. 实验原理
- 2.1 散列表
- 2.2 线性探测法
- 2.3 冲突解决
3. 实验内容
- 3.1 实验题目
- - （一）输入要求
  - （二）输出要求
- 3.2 算法实现
- 3.3 代码整合
4. 实验结果

1. 引言

本实验将通过C语言实现基于散列表的查找算法

2. 实验原理

2.1 散列表

散列表（Hash Table）是一种常见的数据结构，通过使用哈希函数将关键字映射到一个固定大小的数组中。这样可以通过计算关键字的哈希值，将其直接映射到数组的索引，实现快速的数据查找。

2.2 线性探测法

哈希函数是散列表中的关键组成部分，它接受一个关键字并返回其在数组中的索引。一个好的哈希函数应该具有以下特性：

一致性：对于相同的输入，始终返回相同的输出。
均匀性：哈希值在数组范围内均匀分布，避免冲突。

2.3 冲突解决

由于哈希函数的输出范围有限，不同的关键字可能映射到相同的索引位置，造成冲突。冲突解决的方法有很多，包括链地址法、开放地址法等。

3. 实验内容

3.1 实验题目

编写算法构造教材图 8.47 的拉链表，输出散列表每个槽对应的单链表，并编程计算查找成功时的平均查找长度。

（一）输入要求

  char *A[30]={"THE","OF","AND","TO","A","IN","THAT","IS","WAS","HE","FOR","IT","WITH","AS","HIS","ON","BE","AT","BY","I","THIS","HAD","NOT","ARE","BUT","FROM","OR","HAVE","AN","THEY",};int B[30]={25,9,11,27,1,7,9,26,5,13,27,29,2,18,18,1,7,21,27,9,6,13,21,22,3,22,29,26,15,0};

（二）输出要求

输出散列表每个槽 HEADi对应的单链表；
编程计算并输出查找成功时的平均查找长度。

3.2 算法实现

数据结构定义：
```
typedef struct P{char *data;struct P *next;
}P;
```
定义了一个结构体 P，包含了一个字符串类型的数据域 data 和一个指向下一个节点的指针 next，用于构建散列表的基本节点结构。
散列表数组：
```
P* HEAD[32];
```
数组 HEAD中的每个元素是一个指向链表头部的指针~这是一个散列表，共有 32 个槽（桶）。
Create 函数：
```
void Create(char *A, int K)
{int i = K;P *p = (P*)malloc(sizeof(P));p->data = A;p->next = HEAD[i];HEAD[i] = p;
}
```
Create 函数用于在散列表中插入数据。给定字符串 A 和整数 K，根据 K 计算数组的索引，将数据插入到对应的链表的头部。

Output 函数：

void Output()
{P *p;int i;for (i = 0; i < 32; i++){printf("HEAD: %2d", i);if (HEAD[i] != NULL){p = HEAD[i];for (; p != NULL; p = p->next)printf(" —>%s", p->data);}else printf("空");printf("\n");}
}

Output 函数用于输出整个散列表的内容。对于每个槽，输出链表中的所有节点。

Find 函数：
```
int Find(char *ch, int K){int time = 0;int i = K;P *p = HEAD[i];while (p){time++;if (p->data == ch) return time;p = p->next;}return 0;
}
```
Find 函数用于在散列表中查找特定数据。给定字符串 ch 和整数 K，根据 K 计算数组的索引，然后在对应链表中查找字符串。如果找到，返回查找次数；否则，返回 0。

主函数：

int main()
{// 数据初始化char *A[30] = { /* ... */ };int B[30] = { /* ... */ };int i, f, times = 0;float sum = 0;// 创建散列表for (i = 0; i < 30; i++){Create(A[i], B[i]);}// 输出散列表Output();// 查找并计算平均查找长度for (i = 0; i < 30; i++){f = Find(A[i], B[i]);if (f){times++;sum += f;}}printf("查找成功时的平均查找长度为：%f", sum / times);return 0;
}

3.3 代码整合

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct P{char *data;struct P *next;
}P;
P* HEAD[32];
void Create(char *A,int K)
{int i=K;P *p=(P*)malloc(sizeof(P));p->data=A;p->next=HEAD[i];HEAD[i]=p;// printf("%d %s\n",i,p->A);
}
void Output()
{P *p;int i;for(i=0;i<31;i++){printf("HEAD: %2d",i);if(HEAD[i]!=NULL){p=HEAD[i];for(;p!=NULL;p=p->next)printf(" —>%s",p->data);}else printf("空");printf("\n");}
}
int Find(char *ch,int K){int time=0;int i=K;P *p=HEAD[i];while(p){time++;if(p->data==ch) return time;p=p->next;}return 0;
}
int main()
{char *A[30]={"THE","OF","AND","TO","A","IN","THAT","IS","WAS","HE","FOR","IT","WITH","AS","HIS","ON","BE","AT","BY","I","THIS","HAD","NOT","ARE","BUT","FROM","OR","HAVE","AN","THEY",};int B[30]={25,9,11,27,1,7,9,26,5,13,27,29,2,18,18,1,7,21,27,9,6,13,21,22,3,22,29,26,15,0};int i,f,times=0;float sum=0;for(i=0;i<30;i++){Create(A[i],B[i]);}Output();for(i=0;i<30;i++){f=Find(A[i],B[i]);if(f){//printf("查找成功");times++;sum+=f;}//else  printf("查找失败");}printf("查找成功时的平均查找长度为：%f",sum/times);return 0;
}

4. 实验结果

在这里插入图片描述

HEAD:  0 —>THEY
HEAD:  1 —>ON —>A
HEAD:  2 —>WITH
HEAD:  3 —>BUT
HEAD:  4空
HEAD:  5 —>WAS
HEAD:  6 —>THIS
HEAD:  7 —>BE —>IN
HEAD:  8空
HEAD:  9 —>I —>THAT —>OF
HEAD: 10空
HEAD: 11 —>AND
HEAD: 12空
HEAD: 13 —>HAD —>HE
HEAD: 14空
HEAD: 15 —>AN
HEAD: 16空
HEAD: 17空
HEAD: 18 —>HIS —>AS
HEAD: 19空
HEAD: 20空
HEAD: 21 —>NOT —>AT
HEAD: 22 —>FROM —>ARE
HEAD: 23空
HEAD: 24空
HEAD: 25 —>THE
HEAD: 26 —>HAVE —>IS
HEAD: 27 —>BY —>FOR —>TO
HEAD: 28空
HEAD: 29 —>OR —>IT
HEAD: 30空
查找成功时的平均查找长度为：1.466667