散列法的实验研究课程设计报告.docx

1、散列法的实验研究课程设计报告课程设计报告 问题描述：(1)散列法中，散列函数构造方法多种多样，同时对于同一散列函数解决冲突的方法也可以不同。两者是影响查询算法性能的关键因素。(2)程序实现几种典型的散列函数构造方法，并观察，不同的解决冲突方法对查询性能的影响。a. 需求分析：散列表（Hash table，也叫哈希表），是根据关键码值(Key value)而直接进行 访问的数据结构。对不同的关键字可能得到同一散列地址，即 key1key2，而 f(key1)=f(key2)，这种现象称冲突。具有相同函数值的关键字对该散列函数来说 称做同义词。综上所述，根据散列函数 H(key)和处理冲突的方法将

2、一组关键字 映象到一个有限的连续的地址集（区间）上，并以关键字在地址集中的“象” 作为记录在表中的存储位置，这种表便称为散列表，这一映象过程称为散列造 表或散列，所得的存储位置称散列地址。散列表的查找过程基本上和造表过程相同。一些关键码可通过散列函数转 换的地址直接找到，另一些关键码在散列函数得到的地址上产生了冲突，需要 按处理冲突的方法进行查找。对散列表查找效率的量度，依然用平均查找长度 来衡量。查找过程中，关键码的比较次数，取决于产生冲突的多少，产生的冲 突少，查找效率就高，产生的冲突多，查找效率就低。因此，影响产生冲突多 少的因素，也就是影响查找效率的因素。该课程设计要求比较几种哈希函数

3、的 构造方法和解决冲突的方法对查询性能的影响。b. 概要设计该程序实现对哈希函数的构造方法、处理冲突的方法及在哈希表中查找数 据的功能。用线性再散列方法建立哈希表，用代码实现为：typedef structint key;int si;HashTable1;void CreateHashTable1(HashTable1 *H,int *a,int num)/哈希表线性探测在散列；int i,d,cnt;for(i=0;iHashSize;i+)Hi.key=0;Hi.si=0;for(i=0;inum;i+)cnt=1;d=ai%HashSize;if(Hd.key=0)Hd.key=ai;

4、Hd.si=cnt;elsedod=(d+1)%HashSize;cnt+;while(Hd.key!=0);Hd.key=ai;Hd.si=cnt;printf(n 线性再探索哈希表已建成!);用二次探测再散列建立哈希表，代码实现如下：void CreateHash3(HashTable3 *h,int *a,int num)/二次探索表int i,p=-1,c,pp;for(i=0;ielempp!=NULL)pp=Collision(p,c);if(ppelempp=&(aai);h-count+;printf(第%d 个记录冲突次数为%dn,i+1,c);printf(n 建表完成！n

5、 此哈希表容量为%d,当前表内存储的记录个数% d.n,HashSize,h-count);二次探测再散列法解决冲突int Collision(int p,int &c)int i,q;i=c/2+1;while(i=0)return q;elsei=c/2+1;elseq=(p-i*i)%HashSize;c+;if(q=0)return q;else i=c/2+1;return (-1);用线性再散列法查找，代码实现如下： void SearchHash1(HashTable1 *h,int data)int d;d=data%HashSize;if(hd.key=data)printf

6、(数字%d 的探查次数为：%dn,hd.key,hd.si);elsedod=(d+1)%HashSize;while(hd.key!=data & dHashSize);if(dlink;while(q-key!=data & q-next!=NULL)q=q-next;if(q-next!=NULL)printf(数字%d 的查找次数为：%dn,q-key,q-next);elseprintf(没有找到你要查找的那个数n);用链地址法查找，代码实现如下：void CreateHashTable2(HashTable2 *ht,int *a,int num)/哈希表链地址； int i,d,

7、cnt;Node *s,*q;for(i=0;ilink=NULL;for(i=0;ikey=ai;s-next=NULL;d=ai%num;if(htd-link=NULL)htd-link=s;s-si=cnt;elseq=htd-link;while(q-next!=NULL)q=q-next;cnt+;cnt+;s-si=cnt;q-next=s;c. 详细设计(1) 程序中结构体的定义typedef structint key;int si;HashTable1;typedef struct nodeint key;int si;struct node *next;Node;type

8、def structNode *link;HashTable2;typedef structint * elemHashSize;int count;int size;HashTable3;(2) 主函数模块void main()int data;HashTable1 hash1HashSize;HashTable2 * hash2HashSize;HashTable3 * ha;ha=(HashTable3 *)malloc(sizeof(HashTable3);for(int i=0;ielemi=NULL;ha-count=0;ha-size=HashSize;int aMaxSize;

9、while(1)printf(n );printf(n欢迎使用本系统 );printf(n );printf(n 散列法的实验研究 );printf(n 【1】. 添加数据信息 【2】 数据的输出 );printf(n 【3】. 建立哈希表(线性再散列)printf(n 【4】. 建立哈希表(二次探测再散列) printf(n 【5】. 建立哈希表(链地址法);););printf(n 【6】. 线性再散列法查找 );printf(n 【7】. 二次探测再散列法查找 );printf(n 【8】. 链地址法查找 );printf(n 【0】. 退出程序 );printf(n ); printf

10、(n);printf(n);printf(请输入一个任务选项);int x;scanf(%d,&x);switch(x)case 1:GetIn (a);break;case 2:GetOut(a);break;case 3:CreateHashTable1(hash1,a,num);break;case 4:CreateHash3(ha,a,num);break;case 5:CreateHashTable2(hash2,a,num);break;case 6:printf(请输入你查找的数据：); scanf(%d,&data);SearchHash1(hash1,data);break;

11、case 7:printf(请输入你查找的数据：); scanf(%d,&data);SearchHash3(ha,data);break;case 8:printf(请输入你查找的数据：); scanf(%d,&data);SearchHash2(hash2,data,num);break;case 0:exit(-1);d. 调试分析（1）程序的关键是掌握文件的相关操作、哈希函数的创建和运用、处理冲突 的方法等。在编程过程中，出现了很多问题，如文件无法正常打开、程序无法 运行、添加的头文件错误等。修改后程序运行正常。（2）关于散列法中，散列函数构造方法多种多样，同时对于同一散列函数解 决冲

12、突的方法也可以不同。两者是影响查询算法性能的关键因素。对不同的数 采取不同的函数构造方法和处理冲突的方法，需要认真分析和研究。添加数据信息，运行结果如下图：数据的输出，运行结果如下图：用线性再散列方法建立哈希表，运行结果如下图：用二次探测再散列建立哈希表，运行结果如下图：用线性再散列法查找，运行结果如下图所示：用二次探测再散列法查找，运行结果如下图：用链地址法查找，运行结果如下图：退出程序，运行结果如下图：对性能的分析：查找过程中，关键码的比较次数，取决于产生冲突的多少， 产生的冲突少，查找效率就高，产生的冲突多，查找效率就低。因此，影响产 生冲突多少的因素，也就是影响查找效率的因素。影响产生

13、冲突多少有以下三 个因素： 1、散列函数是否均匀；2、处理冲突的方法；3、散列表的装填因子。 散列表的装填因子定义为：= 填入表中的元素个数 / 散列表的长度。 是 散列表装满程度的标志因子。由于表长是定值， 与“填入表中的元素个数” 成正比，所以， 越大，填入表中的元素较多，产生冲突的可能性就越大； 越小，填入表中的元素较少，产生冲突的可能性就越小。实际上，散列表的平 均查找长度是装填因子 的函数，只是不同处理冲突的方法有不同的函数。(e) 课程总结（1）收获通过本次课程设计，使我对计算机语言有了更深一层的了解，也使我对 算法的运用有了更多的体会，对算法和生活的联系也有了更多的体会。更进一

14、步了解和熟悉了关于哈希表的创建和运用。现在，计算机领域，他只向我展现 了冰山一角，以后我会继续探索。好的算法源于我们不断的思考，思考源于我 们对梦想的追寻。（2）心得体会在这次数据结构设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现。 书本上理论性的东西在实际应用中还是有一定的出入的。所以有些问题要不断 的更正以前的错误思维。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论 知识与实践结合的重要意义。学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学 习和工作打下牢固的基础。通过学习，对专业知识了解更多，学会如何把自己 平时所学的东西应用到实际中。-参考文献：1 李云清，杨庆红. 数据结构（C 语言版）

15、.北京：人民邮电出版社，2004.2 严蔚敏,吴伟民.数据结构（C 语言版）.北京：清华大学出版.1997.3 苏光奎,李春葆.数据结构导学.北京:清华大学出版.2002.4周海英，马巧梅，靳雁霞.数据结构与算法设计.北京：国防工业出版社，2007.5 张海藩. 软件工程导论. 北京：清华大学出版社.2003.6互联网附录：程序清单#include#include#define HashSize 53#define MaxSize 20typedef structint key;int si;HashTable1;void CreateHashTable1(HashTable1 *H,int

16、*a,int num)/哈希表线性探测在散列；int i,d,cnt;for(i=0;iHashSize;i+)Hi.key=0;Hi.si=0;for(i=0;inum;i+)cnt=1;d=ai%HashSize;if(Hd.key=0)Hd.key=ai;Hd.si=cnt;elsedod=(d+1)%HashSize;cnt+;while(Hd.key!=0);Hd.key=ai;Hd.si=cnt;printf(n 线性再探索哈希表已建成!); void SearchHash1(HashTable1 *h,int data)int d;d=data%HashSize;if(hd.ke

17、y=data)printf(数字%d 的探查次数为：%dn,hd.key,hd.si);elsedod=(d+1)%HashSize;while(hd.key!=data & dHashSize);if(dHashSize)printf(数字%d 的探查次数为：%dn,hd.key,hd.si);elseprintf(没有查找到你所输入的数n);typedef struct nodeint key;int si;struct node *next;Node;typedef structNode *link;HashTable2;void CreateHashTable2(HashTable2

18、*ht,int *a,int num)/哈希表链地址； int i,d,cnt;Node *s,*q;for(i=0;ilink=NULL;for(i=0;ikey=ai;s-next=NULL;d=ai%num;if(htd-link=NULL)htd-link=s;s-si=cnt;elseq=htd-link;while(q-next!=NULL)q=q-next;cnt+;cnt+;s-si=cnt;q-next=s;void SearchHash2(HashTable2 * h,int data,int num)int d;Node *q;d=data%num;q=hd-link;w

19、hile(q-key!=data & q-next!=NULL)q=q-next;if(q-next!=NULL)printf(数字%d 的查找次数为：%dn,q-key,q-next); elseprintf(没有找到你要查找的那个数n);typedef structint * elemHashSize;int count;int size;HashTable3;int Collision(int p,int &c)/二次探测再散列法解决冲突int i,q;i=c/2+1;while(i=0)return q;elsei=c/2+1;elseq=(p-i*i)%HashSize;c+;if(

20、q=0)return q;else i=c/2+1;return (-1);void CreateHash3(HashTable3 *h,int *a,int num)/二次探索表 int i,p=-1,c,pp;for(i=0;ielempp!=NULL)pp=Collision(p,c);if(ppelempp=&(aai);h-count+;printf(第%d 个记录冲突次数为%dn,i+1,c);printf(n 建表完成！n 此哈希表容量为%d,当前表内存储的记录个数% d.n,HashSize,h-count);void SearchHash3(HashTable3 *h,int

21、 data)/哈希表二次探索再散列查找 int c=0,p,pp;p=data%HashSize;pp=p;while(h-elempp!=NULL)&(*(h-elempp)!=data)pp=Collision(p,c);if(h-elempp!=NULL)&(*(h-elempp)=data)printf(n 查找成功!n 查找冲突次数为%d:,c);elseprintf(n 没有查到此数!n);int num;void GetIn(int *a)printf(输入添加的个数：);scanf(%d,&num);for(int i=0;inum;i+)scanf(%d,&ai);print

22、f(数据已经输入完毕!n);void GetOut(int *a)printf(你所输入的数据：);for(int i=0;inum;i+)printf(%d,ai);printf(n 输出已完毕!);void main()int data;HashTable1 hash1HashSize;HashTable2 * hash2HashSize;HashTable3 * ha;ha=(HashTable3 *)malloc(sizeof(HashTable3);for(int i=0;ielemi=NULL;ha-count=0;ha-size=HashSize;int aMaxSize;whi

23、le(1)printf(n );printf(n欢迎使用本系统 );printf(n );printf(n 散列法的实验研究 );printf(n 【1】. 添加数据信息 【2】 数据的输出 );printf(n 【3】. 建立哈希表(线性再散列)printf(n 【4】. 建立哈希表(二次探测再散列) printf(n 【5】. 建立哈希表(链地址法);););printf(n 【6】. 线性再散列法查找 );printf(n 【7】. 二次探测再散列法查找 );printf(n 【8】. 链地址法查找 );printf(n 【0】. 退出程序 );printf(n ); printf(n)

24、;printf(n);printf(请输入一个任务选项);int x;scanf(%d,&x);switch(x)case 1:GetIn (a);break;case 2:GetOut(a);break;case 3:CreateHashTable1(hash1,a,num);break;case 4:CreateHash3(ha,a,num);break;case 5:CreateHashTable2(hash2,a,num);break;case 6:printf(请输入你查找的数据：);scanf(%d,&data);SearchHash1(hash1,data);break;case 7:printf(请输入你查找的数据：);scanf(%d,&data);SearchHash3(ha,data);break;case 8:printf(请输入你查找的数据：);scanf(%