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208 lines
6.6 KiB
C
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6.6 KiB
C
/**
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* File: hash_map_open_addressing.c
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* Created Time: 2023-10-6
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* Author: lclc6 (w1929522410@163.com)
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*/
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#include "../utils/common.h"
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/* 開放定址雜湊表 */
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typedef struct {
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int key;
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char *val;
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} Pair;
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/* 開放定址雜湊表 */
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typedef struct {
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int size; // 鍵值對數量
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int capacity; // 雜湊表容量
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double loadThres; // 觸發擴容的負載因子閾值
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int extendRatio; // 擴容倍數
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Pair **buckets; // 桶陣列
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Pair *TOMBSTONE; // 刪除標記
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} HashMapOpenAddressing;
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// 函式宣告
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void extend(HashMapOpenAddressing *hashMap);
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/* 建構子 */
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HashMapOpenAddressing *newHashMapOpenAddressing() {
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HashMapOpenAddressing *hashMap = (HashMapOpenAddressing *)malloc(sizeof(HashMapOpenAddressing));
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hashMap->size = 0;
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hashMap->capacity = 4;
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hashMap->loadThres = 2.0 / 3.0;
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hashMap->extendRatio = 2;
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hashMap->buckets = (Pair **)malloc(sizeof(Pair *) * hashMap->capacity);
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|
hashMap->TOMBSTONE = (Pair *)malloc(sizeof(Pair));
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hashMap->TOMBSTONE->key = -1;
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hashMap->TOMBSTONE->val = "-1";
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return hashMap;
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}
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/* 析構函式 */
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void delHashMapOpenAddressing(HashMapOpenAddressing *hashMap) {
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for (int i = 0; i < hashMap->capacity; i++) {
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|
Pair *pair = hashMap->buckets[i];
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|
if (pair != NULL && pair != hashMap->TOMBSTONE) {
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|
free(pair->val);
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free(pair);
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|
}
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}
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|
}
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/* 雜湊函式 */
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int hashFunc(HashMapOpenAddressing *hashMap, int key) {
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return key % hashMap->capacity;
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}
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/* 負載因子 */
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double loadFactor(HashMapOpenAddressing *hashMap) {
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return (double)hashMap->size / (double)hashMap->capacity;
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}
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/* 搜尋 key 對應的桶索引 */
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int findBucket(HashMapOpenAddressing *hashMap, int key) {
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int index = hashFunc(hashMap, key);
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int firstTombstone = -1;
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// 線性探查,當遇到空桶時跳出
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while (hashMap->buckets[index] != NULL) {
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// 若遇到 key ,返回對應的桶索引
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if (hashMap->buckets[index]->key == key) {
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// 若之前遇到了刪除標記,則將鍵值對移動至該索引處
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if (firstTombstone != -1) {
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hashMap->buckets[firstTombstone] = hashMap->buckets[index];
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hashMap->buckets[index] = hashMap->TOMBSTONE;
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return firstTombstone; // 返回移動後的桶索引
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}
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return index; // 返回桶索引
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}
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// 記錄遇到的首個刪除標記
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if (firstTombstone == -1 && hashMap->buckets[index] == hashMap->TOMBSTONE) {
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firstTombstone = index;
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}
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// 計算桶索引,越過尾部則返回頭部
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index = (index + 1) % hashMap->capacity;
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}
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// 若 key 不存在,則返回新增點的索引
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return firstTombstone == -1 ? index : firstTombstone;
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}
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/* 查詢操作 */
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char *get(HashMapOpenAddressing *hashMap, int key) {
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// 搜尋 key 對應的桶索引
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int index = findBucket(hashMap, key);
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// 若找到鍵值對,則返回對應 val
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if (hashMap->buckets[index] != NULL && hashMap->buckets[index] != hashMap->TOMBSTONE) {
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return hashMap->buckets[index]->val;
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}
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// 若鍵值對不存在,則返回空字串
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return "";
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}
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/* 新增操作 */
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void put(HashMapOpenAddressing *hashMap, int key, char *val) {
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// 當負載因子超過閾值時,執行擴容
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if (loadFactor(hashMap) > hashMap->loadThres) {
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extend(hashMap);
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}
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// 搜尋 key 對應的桶索引
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int index = findBucket(hashMap, key);
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// 若找到鍵值對,則覆蓋 val 並返回
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if (hashMap->buckets[index] != NULL && hashMap->buckets[index] != hashMap->TOMBSTONE) {
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|
free(hashMap->buckets[index]->val);
|
|
hashMap->buckets[index]->val = (char *)malloc(sizeof(strlen(val) + 1));
|
|
strcpy(hashMap->buckets[index]->val, val);
|
|
hashMap->buckets[index]->val[strlen(val)] = '\0';
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return;
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}
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// 若鍵值對不存在,則新增該鍵值對
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Pair *pair = (Pair *)malloc(sizeof(Pair));
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|
pair->key = key;
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pair->val = (char *)malloc(sizeof(strlen(val) + 1));
|
|
strcpy(pair->val, val);
|
|
pair->val[strlen(val)] = '\0';
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|
hashMap->buckets[index] = pair;
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hashMap->size++;
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}
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/* 刪除操作 */
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void removeItem(HashMapOpenAddressing *hashMap, int key) {
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// 搜尋 key 對應的桶索引
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int index = findBucket(hashMap, key);
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// 若找到鍵值對,則用刪除標記覆蓋它
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if (hashMap->buckets[index] != NULL && hashMap->buckets[index] != hashMap->TOMBSTONE) {
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|
Pair *pair = hashMap->buckets[index];
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|
free(pair->val);
|
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free(pair);
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|
hashMap->buckets[index] = hashMap->TOMBSTONE;
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|
hashMap->size--;
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}
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|
}
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/* 擴容雜湊表 */
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void extend(HashMapOpenAddressing *hashMap) {
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// 暫存原雜湊表
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Pair **bucketsTmp = hashMap->buckets;
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int oldCapacity = hashMap->capacity;
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|
// 初始化擴容後的新雜湊表
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hashMap->capacity *= hashMap->extendRatio;
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hashMap->buckets = (Pair **)malloc(sizeof(Pair *) * hashMap->capacity);
|
|
hashMap->size = 0;
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// 將鍵值對從原雜湊表搬運至新雜湊表
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for (int i = 0; i < oldCapacity; i++) {
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|
Pair *pair = bucketsTmp[i];
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|
if (pair != NULL && pair != hashMap->TOMBSTONE) {
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put(hashMap, pair->key, pair->val);
|
|
free(pair->val);
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|
free(pair);
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}
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}
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free(bucketsTmp);
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|
}
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/* 列印雜湊表 */
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void print(HashMapOpenAddressing *hashMap) {
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for (int i = 0; i < hashMap->capacity; i++) {
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|
Pair *pair = hashMap->buckets[i];
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|
if (pair == NULL) {
|
|
printf("NULL\n");
|
|
} else if (pair == hashMap->TOMBSTONE) {
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|
printf("TOMBSTONE\n");
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} else {
|
|
printf("%d -> %s\n", pair->key, pair->val);
|
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}
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}
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}
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/* Driver Code */
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int main() {
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// 初始化雜湊表
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HashMapOpenAddressing *hashmap = newHashMapOpenAddressing();
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// 新增操作
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// 在雜湊表中新增鍵值對 (key, val)
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put(hashmap, 12836, "小哈");
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put(hashmap, 15937, "小囉");
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put(hashmap, 16750, "小算");
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put(hashmap, 13276, "小法");
|
|
put(hashmap, 10583, "小鴨");
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|
printf("\n新增完成後,雜湊表為\nKey -> Value\n");
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print(hashmap);
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// 查詢操作
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// 向雜湊表中輸入鍵 key ,得到值 val
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char *name = get(hashmap, 13276);
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printf("\n輸入學號 13276 ,查詢到姓名 %s\n", name);
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// 刪除操作
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|
// 在雜湊表中刪除鍵值對 (key, val)
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|
removeItem(hashmap, 16750);
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|
printf("\n刪除 16750 後,雜湊表為\nKey -> Value\n");
|
|
print(hashmap);
|
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|
// 銷燬雜湊表
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delHashMapOpenAddressing(hashmap);
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|
return 0;
|
|
}
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