C语言Hash用法
什么是Hash函数
在计算机科学中，Hash函数是一种将数据映射到固定大小值的函数。Hash函数将输入数据（也称为键）映射到一个较小的固定大小的值（也称为哈希值或散列值）。这个哈希值通常用于快速查数据结构中的键，例如哈希表。Hash函数的输出被称为哈希码或散列码。
Hash函数的设计要求是保证输入数据相同，输出的哈希值也相同，而输入数据不同，输出的哈希值也不同。此外，好的Hash函数应该尽量避免碰撞，即不同的输入数据映射到相同的哈希值。
C语言中的Hash函数
在C语言中，没有内置的Hash函数，但我们可以使用一些常见的算法来实现自己的Hash函数。以下是一些常用的Hash函数算法：
1. 直接寻址法
直接寻址法是最简单的Hash函数实现方法之一。它将键直接用作哈希值，即哈希值等于键本身。这种方法适用于键与哈希表大小相等的情况，但在键的范围很大时不太实用。
unsigned int direct_addressing_hash(int key) {
return key;
}
2. 数字分析法
数字分析法是一种根据键的某些特定数字特征来计算哈希值的方法。例如，如果键是一个电话号码，我们可以用电话号码的前几位数字作为哈希值。
unsigned int digit_analysis_hash(int key) {
// 获取键的前几位数字
unsigned int hash = 0;
while (key > 0) {
hash = key % 10;
key /= 10;
}
return hash;
}
3. 除留余数法
除留余数法是一种常用的Hash函数实现方法。它将键除以哈希表的大小，然后取余数作为哈希值。
unsigned int division_remainder_hash(int key, unsigned int table_size) {
return key % table_size;
}
4. 平方取中法
平方取中法是一种将键的平方值的中间几位作为哈希值的方法。它可以有效地减少碰撞的概率。
unsigned int mid_square_hash(int key) {
unsigned int square = key * key;
unsigned int hash = 0;
// 获取平方值的中间几位
for (int i = 0; i < 8; i++) {
square >>= 8;
hash = (hash << 8) | (square & 0xFF);
}
return hash;
}
5. 字符串Hash函数
对于字符串，我们可以使用一些特定的算法来计算哈希值。例如，BKDRHash和APHash是两种常用的字符串Hash函数。
unsigned int BKDRHash(const char* str) {
unsigned int seed = 131; // 31 131 1313 13131 131313 etc..
unsigned int hash = 0;
while (*str) {
hash = hash * seed + (*str++);
}
return hash;
}
unsigned int APHash(const char* str) {
unsigned int hash = 0;
int i;
for (i = 0; *str; i++) {
if ((i & 1) == 0) {
hash ^= ((hash << 7) ^ (*str++) ^ (hash >> 3));
} else {
hash ^= (~((hash << 11) ^ (*str++) ^ (hash >> 5)));
}
}
return hash;
}
哈希表的应用
在C语言中，哈希表是一种常用的数据结构，用于快速查和存储数据。哈希表由一个数组和一个Hash函数组成。数组的大小通常是一个质数，Hash函数将键映射到数组的索引上。
以下是一个简单的哈希表的实现示例：
#define TABLE_SIZE 100
typedef struct {
int key;
int value;
} HashNode;
typedef struct {
HashNode* nodes[TABLE_SIZE];
} HashTable;
HashTable* create_hash_table() {
HashTable* table = malloc(sizeof(HashTable));
memset(table->nodes, 0, sizeof(HashNode*) * TABLE_SIZE);
return table;
}
void insert(HashTable* table, int key, int value) {
unsigned int index = division_remainder_hash(key, TABLE_SIZE);
// 创建新的节点
HashNode* node = malloc(sizeof(HashNode));
node->key = key;
node->value = value;
// 插入节点到哈希表
table->nodes[index] = node;
}
int search(HashTable* table, int key) {
unsigned int index = division_remainder_hash(key, TABLE_SIZE);
// 查节点
HashNode* node = table->nodes[index];
if (node != NULL && node->key == key) {
return node->value;
}
字符串和函数是什么 return -1; // 未到
}
void delete(HashTable* table, int key) {
unsigned int index = division_remainder_hash(key, TABLE_SIZE);
// 删除节点
HashNode* node = table->nodes[index];
if (node != NULL && node->key == key) {
free(node);
table->nodes[index] = NULL;
}
}
void destroy_hash_table(HashTable* table) {
for (int i = 0; i < TABLE_SIZE; i++) {
HashNode* node = table->nodes[i];
if (node != NULL) {
free(node);
}
}
free(table);
}
使用上述哈希表的示例：
int main() {
HashTable* table = create_hash_table();
// 插入数据
insert(table, 1, 100);
insert(table, 2, 200);
// 查数据
int value = search(table, 1);
printf("Value: %d\n", value); // Output: Value: 100
// 删除数据
delete(table, 1);
// 查数据
value = search(table, 1);
printf("Value: %d\n", value); // Output: Value: -1
destroy_hash_table(table);
return 0;
}
总结
本文介绍了C语言中Hash函数的用法。我们讨论了几种常见的Hash函数算法，包括直接寻址法、数字分析法、除留余数法、平方取中法和字符串Hash函数。此外，我们还介绍了如何使用哈希表来存储和查数据。哈希表是一种高效的数据结构，可以在常数时间内完成插入、
查和删除操作。通过合理选择Hash函数和哈希表大小，可以提高程序的性能和效率。希望本文对你理解C语言中的Hash用法有所帮助。
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