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	feat: Add C codes for chapter_hashing (#706)
* feat: Add C codes for chapter_hashing * fix:Make corrections to the formatting * fix:Fixing Test Cases * fix:Fixing Test Cases * fix:revised format * Update hash_map_chaining.c --------- Co-authored-by: Yudong Jin <krahets@163.com>
This commit is contained in:
		
							
								
								
									
										242
									
								
								codes/c/chapter_hashing/hash_map_chaining.c
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										242
									
								
								codes/c/chapter_hashing/hash_map_chaining.c
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							@ -0,0 +1,242 @@
 | 
				
			|||||||
 | 
					/**
 | 
				
			||||||
 | 
					 * File: hash_map_chaining.c
 | 
				
			||||||
 | 
					 * Created Time: 2023-08-29
 | 
				
			||||||
 | 
					 * Author: SenMing (1206575349@qq.com)
 | 
				
			||||||
 | 
					 */
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					#include "../utils/common.h"
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 键值对 int->string */
 | 
				
			||||||
 | 
					struct node {
 | 
				
			||||||
 | 
					    int key;
 | 
				
			||||||
 | 
					    char *val;
 | 
				
			||||||
 | 
					    struct node *next; // 下一个元素
 | 
				
			||||||
 | 
					};
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					typedef struct node Node;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					struct pair {
 | 
				
			||||||
 | 
					    Node *node; // 键值对节点
 | 
				
			||||||
 | 
					};
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					typedef struct pair Pair;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 基于数组简易实现的链式地址哈希表 */
 | 
				
			||||||
 | 
					struct hashMapChaining {
 | 
				
			||||||
 | 
					    int size;         // 键值对数量
 | 
				
			||||||
 | 
					    int capacity;     // 哈希表容量
 | 
				
			||||||
 | 
					    double loadThres; // 触发扩容的负载因子阈值
 | 
				
			||||||
 | 
					    int extendRatio;  // 扩容倍数
 | 
				
			||||||
 | 
					    Pair *buckets;    // 桶数组
 | 
				
			||||||
 | 
					};
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					typedef struct hashMapChaining HashMapChaining;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					// 函数声明
 | 
				
			||||||
 | 
					void extend(HashMapChaining *hashmap);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 初始化桶数组 */
 | 
				
			||||||
 | 
					HashMapChaining *newHashMapChaining() {
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 为哈希表分配空间
 | 
				
			||||||
 | 
					    int tableSize = 4;
 | 
				
			||||||
 | 
					    HashMapChaining *hashmap = (HashMapChaining *)malloc(sizeof(HashMapChaining));
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 初始化数组
 | 
				
			||||||
 | 
					    hashmap->buckets = (Pair *)malloc(sizeof(Pair) * tableSize);
 | 
				
			||||||
 | 
					    memset(hashmap->buckets, 0, sizeof(Pair) * tableSize);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    hashmap->capacity = tableSize;
 | 
				
			||||||
 | 
					    hashmap->size = 0;
 | 
				
			||||||
 | 
					    hashmap->extendRatio = 2;
 | 
				
			||||||
 | 
					    hashmap->loadThres = 2.0 / 3;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    return hashmap;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 销毁哈希表 */
 | 
				
			||||||
 | 
					void delHashMapChaining(HashMapChaining *hashmap) {
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int i = 0; i < hashmap->capacity; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        Pair *pair = &hashmap->buckets[i];
 | 
				
			||||||
 | 
					        Node *node = pair->node;
 | 
				
			||||||
 | 
					        while (node != NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            Node *temp = node;
 | 
				
			||||||
 | 
					            node = node->next;
 | 
				
			||||||
 | 
					            free(temp->val);
 | 
				
			||||||
 | 
					            free(temp);
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    free(hashmap->buckets);
 | 
				
			||||||
 | 
					    free(hashmap);
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 哈希函数 */
 | 
				
			||||||
 | 
					int hashFunc(HashMapChaining *hashmap, const int key) {
 | 
				
			||||||
 | 
					    return key % hashmap->capacity;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 负载因子 */
 | 
				
			||||||
 | 
					double loadFactor(HashMapChaining *hashmap) {
 | 
				
			||||||
 | 
					    return (double)hashmap->size / (double)hashmap->capacity;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 查询操作 */
 | 
				
			||||||
 | 
					const char *get(HashMapChaining *hashmap, const int key) {
 | 
				
			||||||
 | 
					    int index = hashFunc(hashmap, key);
 | 
				
			||||||
 | 
					    Pair *pair = &hashmap->buckets[index];
 | 
				
			||||||
 | 
					    Node *node = pair->node;
 | 
				
			||||||
 | 
					    while (node != NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (node->key == key) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            return node->val;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    return NULL;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 添加操作 */
 | 
				
			||||||
 | 
					void put(HashMapChaining *hashmap, const int key, char *val) {
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (loadFactor(hashmap) > hashmap->loadThres) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        extend(hashmap);
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    int index = hashFunc(hashmap, key);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 先为新节点分配空间再赋值
 | 
				
			||||||
 | 
					    Node *newNode = (Node *)malloc(sizeof(Node));
 | 
				
			||||||
 | 
					    memset(newNode, 0, sizeof(Node));
 | 
				
			||||||
 | 
					    newNode->key = key;
 | 
				
			||||||
 | 
					    newNode->val = (char *)malloc(strlen(val) + 1);
 | 
				
			||||||
 | 
					    strcpy(newNode->val, val);
 | 
				
			||||||
 | 
					    newNode->val[strlen(val)] = '\0';
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    Pair *pair = &hashmap->buckets[index];
 | 
				
			||||||
 | 
					    Node *node = pair->node;
 | 
				
			||||||
 | 
					    if (node == NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        hashmap->buckets[index].node = newNode;
 | 
				
			||||||
 | 
					        hashmap->size++;
 | 
				
			||||||
 | 
					        return;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    while (node != NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (node->key == key) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            // 释放先前分配的内存
 | 
				
			||||||
 | 
					            free(node->val);
 | 
				
			||||||
 | 
					            // 更新节点的值
 | 
				
			||||||
 | 
					            node->val = (char *)malloc(strlen(val) + 1);
 | 
				
			||||||
 | 
					            strcpy(node->val, val);
 | 
				
			||||||
 | 
					            node->val[strlen(val)] = '\0';
 | 
				
			||||||
 | 
					            return;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (node->next == NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            break;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					        node = node->next;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    node->next = newNode;
 | 
				
			||||||
 | 
					    hashmap->size++;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 删除操作 */
 | 
				
			||||||
 | 
					void removeItem(HashMapChaining *hashmap, int key) {
 | 
				
			||||||
 | 
					    int index = hashFunc(hashmap, key);
 | 
				
			||||||
 | 
					    Pair *pair = &hashmap->buckets[index];
 | 
				
			||||||
 | 
					    Node *node = pair->node;
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 保存后继的节点
 | 
				
			||||||
 | 
					    Node *prev = NULL;
 | 
				
			||||||
 | 
					    while (node != NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        if (node->key == key) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            // 如果要删除的节点是桶的第一个节点
 | 
				
			||||||
 | 
					            if (prev == NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                pair->node = node->next;
 | 
				
			||||||
 | 
					            } else {
 | 
				
			||||||
 | 
					                prev->next = node->next;
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					            // 释放内存
 | 
				
			||||||
 | 
					            free(node->val);
 | 
				
			||||||
 | 
					            free(node);
 | 
				
			||||||
 | 
					            hashmap->size--;
 | 
				
			||||||
 | 
					            return;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					        prev = node;
 | 
				
			||||||
 | 
					        node = node->next;
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    return;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 扩容哈希表 */
 | 
				
			||||||
 | 
					void extend(HashMapChaining *hashmap) {
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 暂存原哈希表
 | 
				
			||||||
 | 
					    Pair *oldBuckets = hashmap->buckets;
 | 
				
			||||||
 | 
					    int oldCapacity = hashmap->capacity;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 创建新的哈希表,重新分配一段空间
 | 
				
			||||||
 | 
					    hashmap->capacity *= hashmap->extendRatio;
 | 
				
			||||||
 | 
					    hashmap->buckets = (Pair *)malloc(sizeof(Pair) * hashmap->capacity);
 | 
				
			||||||
 | 
					    memset(hashmap->buckets, 0, sizeof(Pair) * hashmap->capacity);
 | 
				
			||||||
 | 
					    hashmap->size = 0;
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 将原哈希表中的键值对重新哈希到新的哈希表中
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int i = 0; i < oldCapacity; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        Node *node = oldBuckets[i].node;
 | 
				
			||||||
 | 
					        while (node != NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            put(hashmap, node->key, node->val);
 | 
				
			||||||
 | 
					            node = node->next;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 释放原哈希表的内存
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int i = 0; i < oldCapacity; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        Node *node = oldBuckets[i].node;
 | 
				
			||||||
 | 
					        while (node != NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            Node *temp = node;
 | 
				
			||||||
 | 
					            node = node->next;
 | 
				
			||||||
 | 
					            free(temp->val);
 | 
				
			||||||
 | 
					            free(temp);
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    free(oldBuckets);
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* 打印哈希表 */
 | 
				
			||||||
 | 
					void print(HashMapChaining *hashmap) {
 | 
				
			||||||
 | 
					    for (int i = 0; i < hashmap->capacity; i++) {
 | 
				
			||||||
 | 
					        printf("[");
 | 
				
			||||||
 | 
					        Pair *pair = &hashmap->buckets[i];
 | 
				
			||||||
 | 
					        Node *node = pair->node;
 | 
				
			||||||
 | 
					        while (node != NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					            if (node->val != NULL) {
 | 
				
			||||||
 | 
					                printf("%d->%s, ", node->key, node->val);
 | 
				
			||||||
 | 
					            }
 | 
				
			||||||
 | 
					            node = node->next;
 | 
				
			||||||
 | 
					        }
 | 
				
			||||||
 | 
					        printf("]\n");
 | 
				
			||||||
 | 
					    }
 | 
				
			||||||
 | 
					    return;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					/* Driver Code */
 | 
				
			||||||
 | 
					int main() {
 | 
				
			||||||
 | 
					    /* 初始化哈希表 */
 | 
				
			||||||
 | 
					    HashMapChaining *map = newHashMapChaining();
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    /* 添加操作 */
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 在哈希表中添加键值对 (key, value)
 | 
				
			||||||
 | 
					    put(map, 12836, "小哈");
 | 
				
			||||||
 | 
					    put(map, 15937, "小啰");
 | 
				
			||||||
 | 
					    put(map, 16750, "小算");
 | 
				
			||||||
 | 
					    put(map, 13276, "小法");
 | 
				
			||||||
 | 
					    put(map, 10583, "小鸭");
 | 
				
			||||||
 | 
					    printf("\n添加完成后,哈希表为\nKey -> Value\n");
 | 
				
			||||||
 | 
					    print(map);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    /* 查询操作 */
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 向哈希表输入键 key ,得到值 value
 | 
				
			||||||
 | 
					    const char *name = get(map, 13276);
 | 
				
			||||||
 | 
					    printf("\n输入学号 13276 ,查询到姓名 %s\n", name);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    /* 删除操作 */
 | 
				
			||||||
 | 
					    // 在哈希表中删除键值对 (key, value)
 | 
				
			||||||
 | 
					    removeItem(map, 12836);
 | 
				
			||||||
 | 
					    printf("\n删除 12836 后,哈希表为\nKey -> Value\n");
 | 
				
			||||||
 | 
					    print(map);
 | 
				
			||||||
 | 
					
 | 
				
			||||||
 | 
					    delHashMapChaining(map);
 | 
				
			||||||
 | 
					    return 0;
 | 
				
			||||||
 | 
					}
 | 
				
			||||||
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