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linux c hash表

Linux C Hash表基础概念

Hash表(散列表)是一种数据结构,通过哈希函数将键(key)映射到存储位置,实现快速的查找、插入和删除操作。在Linux C中,Hash表通常用于高效地管理数据集合。

相关优势

  1. 快速查找:平均时间复杂度为O(1),在最坏情况下为O(n)。
  2. 动态扩容:可以根据需要动态调整大小,保持高效的性能。
  3. 灵活的键值对存储:可以存储任意类型的键和值。

类型

  1. 开放寻址法:当发生冲突时,在表中寻找下一个空闲位置。
  2. 链地址法:每个哈希桶维护一个链表,冲突的元素添加到链表中。

应用场景

  • 缓存系统:如DNS缓存。
  • 数据库索引:加速数据检索。
  • 编译器符号表:快速查找变量和函数定义。

示例代码(使用链地址法)

代码语言:txt
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct Node {
    char *key;
    int value;
    struct Node *next;
} Node;

typedef struct HashTable {
    int size;
    Node **table;
} HashTable;

unsigned int hash(const char *key, int size) {
    unsigned int hash = 0;
    while (*key) {
        hash = (hash << 5) + *key++;
    }
    return hash % size;
}

HashTable* createHashTable(int size) {
    HashTable *ht = malloc(sizeof(HashTable));
    ht->size = size;
    ht->table = calloc(size, sizeof(Node *));
    return ht;
}

void insert(HashTable *ht, const char *key, int value) {
    unsigned int index = hash(key, ht->size);
    Node *newNode = malloc(sizeof(Node));
    newNode->key = strdup(key);
    newNode->value = value;
    newNode->next = ht->table[index];
    ht->table[index] = newNode;
}

int search(HashTable *ht, const char *key) {
    unsigned int index = hash(key, ht->size);
    Node *node = ht->table[index];
    while (node) {
        if (strcmp(node->key, key) == 0) {
            return node->value;
        }
        node = node->next;
    }
    return -1; // Not found
}

void delete(HashTable *ht, const char *key) {
    unsigned int index = hash(key, ht->size);
    Node *prev = NULL;
    Node *node = ht->table[index];
    while (node) {
        if (strcmp(node->key, key) == 0) {
            if (prev) {
                prev->next = node->next;
            } else {
                ht->table[index] = node->next;
            }
            free(node->key);
            free(node);
            return;
        }
        prev = node;
        node = node->next;
    }
}

void freeHashTable(HashTable *ht) {
    for (int i = 0; i < ht->size; i++) {
        Node *node = ht->table[i];
        while (node) {
            Node *temp = node;
            node = node->next;
            free(temp->key);
            free(temp);
        }
    }
    free(ht->table);
    free(ht);
}

int main() {
    HashTable *ht = createHashTable(10);
    insert(ht, "apple", 1);
    insert(ht, "banana", 2);
    printf("Value of 'apple': %d\n", search(ht, "apple"));
    delete(ht, "apple");
    printf("Value of 'apple' after deletion: %d\n", search(ht, "apple"));
    freeHashTable(ht);
    return 0;
}

常见问题及解决方法

问题1:哈希冲突

原因:不同的键通过哈希函数映射到同一个位置。

解决方法

  • 使用链地址法,将冲突的元素存储在同一个位置的链表中。
  • 改进哈希函数,减少冲突的概率。

问题2:性能下降

原因:哈希表负载过高,导致查找效率降低。

解决方法

  • 动态扩容:当哈希表的负载因子超过一定阈值时,增加表的大小并重新哈希所有元素。
  • 负载因子控制:通常保持负载因子在0.7到0.8之间。

通过以上方法,可以有效管理和优化Linux C中的Hash表,确保其在各种应用场景中都能发挥最佳性能。

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