C語言實現一個簡易的Hash table(7)

weixin_33807284發表於2019-02-03

上一章我們講了如何根據需要動態設定hash表的大小,在第四章中,我們使用了雙重雜湊來解決hash表的碰撞,其實解決方法有很多,這一章我們來介紹下其他方法。

本章將介紹兩種解決hash表碰撞的方法:

  1. 拉鍊法
  2. 開放地址法

拉鍊法

使用拉鍊法,每一個bucket都會包含一個連結表,當發生碰撞時,就會將該記錄插入在該位置的連結表後面,步驟如下:

  • 插入時:通過hash函式獲取到要插入的位置,如果該位置是空的,就直接插入,如果該位置不是空的,就插入在連結表的後面
  • 搜尋時:通過hash函式獲取到key對應的位置,遍歷連結表,判斷key是不是搜尋的key,如果是,則返回value,否則返回NULL
  • 刪除時:通過hash函式獲取到key對應的位置,遍歷連結表,找到需要刪除的key,如果找到,則將該key對應的記錄從連結表中刪除,如果連結表中只有一條記錄,則將該位置置為NULL

拉鍊法的優點是實現起來簡單,但是空間利用率低。每個記錄必須儲存指向連結表中下一個記錄的指標,如果沒有記錄,則指向NULL,這種方法會浪費一些空間來儲存額外的指標。

開放地址法

開放地址法能解決拉鍊法空間利用率低的問題,發生碰撞時,碰撞的記錄將放置在hash表中的其他bucket中,存放的位置是根據預先確定的規則選擇的,以便在搜尋記錄時可以重複該規則,有如下幾種規則:

線性探查

當發生碰撞時,就會遞增索引,將記錄插入在下一個可用的索引中,方法如下:

  • 插入時:通過hash函式找到插入的位置的索引,如果這個位置是空的,直接插入,如果不為空,就遞增索引,直到找到索引指向的位置是空的為止,然後執行插入
  • 搜尋時:通過hash函式找到搜尋的記錄的索引,每次遞增索引,並比較索引指向的值是否是要搜尋的值,如果索引指向的是空,則返回NULL
  • 刪除時:通過hash函式找到刪除的記錄的索引,每次遞增索引,直到找到要刪除的那個key後執行刪除

線性探測提供了良好的快取效能,但是存在碰撞後遍歷次數多的問題。將發生碰撞key放入下一個可用的bucket中可能導致後面插入記錄也要往後插,就需要多次迭代。

二次探查

二次探查法和先行探查類似,不同的是,發生碰撞後,我們會將記錄插入在如下的序列中:i, i + 1, i + 4, i + 9, i + 16, ...i代表通過hash函式獲取到的索引,具體步驟如下:

  • 插入時:通過hash函式找到插入的索引,通過遍歷上面的序列直到找到一個空的或已被刪除的索引位置,執行插入
  • 搜尋時:通過hash函式找到key的索引,遍歷上面的序列,將序列上的key與搜尋的key對比,如果相等,則返回value,否則返回NULL
  • 刪除時:因為我們無法判斷要刪除的項是不是碰撞鏈上的,所以我們不能直接刪除該條記錄,只能把它標記為已刪除

二次探查法減少發生碰撞後遍歷的次數,並且仍然提供了不錯的快取效能。

雙重hash

雙重hash旨在解決碰撞後遍歷次數多的問題。使用兩次hash函式為插入的記錄選擇新的索引,這個索引會均勻的分佈在整個表中,該方法雖然解決了上述問題,但也失去了快取特性,雙重hash是實際專案中常見的衝突管理方法,也是我們在本教程中實現的方法。

上一章:設定hash表大小

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