哈希表实验报告

数据结构实验报告四——哈希表查找名字（字符串）

实验题目：哈希表查找名字（字符串）

实验目标：

输入一组名字（至少50个），将其保存并利用哈希表查找。输出哈希查找冲突次数，哈希表负载因子、查找命中率。

数据结构：

哈希表和数组（二维）。二维数组用于静态顺序存储名字（字符串），哈希表采用开放定址法，用于存储名字（字符串）对应的关键字并实现对名字（字符串）的查找。

需要的操作有：

1.关键字求取（主函数中两次出现，未单独编为函数）

关键字key=abs（字符串首位ASCII码值-第二位ASCII码值+第（[]+1）位ASCII码值-最后一位ASCII码值-倒数第二位ASCII码值）*字符串长度（abs为求整数绝对值的函数）。

2.处理关键字的哈希函数（Hash）

利用平方取中法求关键值key在哈希表中的位置。公式add=（key*key）%1000/LENGTH（add 为key在哈希表中的地址）。

int Hash(int key)

{

return((key*key)/1000%LENGTH);

}

3.处理哈希表中冲突的函数（Collision）

利用线性探测再散列处理冲突，利用全局变量count统计冲突次数。

int Collision(int key,int Hashtable[])

{

int i;

for(i=1;i<=LENGTH;i++)

{

if(Hashtable[(Hash(key)+i)%LENGTH]==-1)

return((Hash(key)+i)%LENGTH);

count++;

}

}

4.哈希表初始化（InitHash）

void InitHash(int Hashtable[])

{

int i;

for(i=0;i

Hashtable[i]=-1;

}

5.向哈希表中插入关键字（InsertHash）

void InsertHash(int key,int Hashtable[])

{

int add;

if(Hashtable[add]==-1)

Hashtable[add]=key;

else

{

add=Collision(key,Hashtable);

Hashtable[add]=key;

}

}

6.查找关键字在哈希表中的存储位置（SearchHash）

int SearchHash(int key,int Hashtable[])

{

int add;

add=Hash(key);

if(Hashtable[add]==key)

return add;

while(Hashtable[add]!=key&&Hashtable[add]!=-1)

add=Collision(key,Hashtable);

return add;

}

7.输出哈希表（PrintHash）（帮助调试用）

void PrintHash(int Hashtable[])

{

int i;

for(i=0;i

if(Hashtable[i]!=-1)

printf("%3d:%d\n",i+1,Hashtable[i]);

}

8.求字符串长度（strlen）（函数库包含）以及求整数的绝对值（abs）（函数库包含）

算法设计：

1建立长度为LENGTH的哈希表Hash（LENGTH具体值由宏定义决定）。

2输入要插入的字符串总数num（num小于等于LENGTH），再输入num个字符串，将这num 个字符串的关键值key计算出来后插入哈希表中。

3输出哈希表（帮助调试用，并非实验目的）。

4依次查找这num个字符串对应的关键字在哈希表中位置，并统计冲突次数，记为count。根据公式计算负载因子和命中率（负载因子=表中填入的记录数/哈希表的长度，命中率=元素个数/查找次数）。输出元素个数、冲突次数、查找次数、负载因子、命中率。

源程序（将LENGTH定义为60，实际调试中定义为60和100各一次）：

#include

#include

#include

#include

#define LENGTH 60 /*实际调试中定义为60和100各一次*/

int Collision(int key,int Hashtable[]);

void InitHash(int Hashtable[]);

void InsertHash(int key,int Hashtable[]);

int SearchHash(int key,int Hashtable[]);

void PrintHash(int Hashtable[]);

int count=0,num=0;

void main()

{

int i,key,collapsetime,searchtime,Hash[LENGTH];

float loadelem,hitprob;

char names[LENGTH][20];

InitHash(Hash);

printf("input the number of names(number<=%d).\n",LENGTH);

scanf("%d",&num);

printf("input names.\n");

for(i=0;i

{

scanf("%s",&names[i]);

key=(abs((int)names[i][0]-(int)names[i][1]+(int)names[i][strlen(names[i])/2]-(int)names[i][strl en(names[i])-2]-(int)names[i][strlen(names[i])-1]))*strlen(names[i]);

/*上式为关键字求取，公式：关键字key=abs（字符串首位ASCII码值-第二位ASCII 码值+第（[n/2]+1）位ASCII码值-最后一位ASCII码值-倒数第二位ASCII码值）*字符串长度（abs为求整数绝对值的函数）。*/

InsertHash(key,Hash);

}

count=0;/*将count置零，清除插入过程中产生的冲突次数*/

PrintHash(Hash);

for(i=0;i

{

key=(abs((int)names[i][0]-(int)names[i][1]+(int)names[i][strlen(names[i])/2]-(int)names[i][strl en(names[i])-2]-(int)names[i][strlen(names[i])-1]))*strlen(names[i]);

/*上式为关键字求取，公式同上*/

SearchHash(key,Hash);

}

collapsetime=count;

searchtime=count+num;

loadelem=(float)num/LENGTH;

hitprob=(float)num/searchtime;

printf("元素个数：%d\n",num);

printf("冲突次数：%d\n",collapsetime);

printf("查找次数：%d\n",searchtime);

printf("负载因子：%f\n",loadelem);

printf("命中率=总人数/查找数：%f\n",hitprob);

}

int Hash(int key)/*处理关键字的哈希函数*/

{

return((key*key)/1000%LENGTH);

}

int Collision(int key,int Hashtable[])/*处理哈希表中冲突*/

{

int i;

for(i=1;i<=LENGTH;i++)

{

if(Hashtable[(Hash(key)+i)%LENGTH]==-1)

return((Hash(key)+i)%LENGTH);

count++;/*统计冲突次数*/

}

}

void InitHash(int Hashtable[])/*初始化哈希表*/

{

int i;

for(i=0;i

Hashtable[i]=-1;

}

void InsertHash(int key,int Hashtable[])/*向哈希表中插入关键字*/

{

int add;

add=Hash(key);

if(Hashtable[add]==-1)

Hashtable[add]=key;

else

{

add=Collision(key,Hashtable);/*处理哈希表中冲突，注意：这里count也会计数，所以结束插入过程后应将count清零*/

Hashtable[add]=key;

}

}

int SearchHash(int key,int Hashtable[])/*查找关键字在哈希表中的地址*/

{

int add;

add=Hash(key);

if(Hashtable[add]==key)

return add;

while(Hashtable[add]!=key&&Hashtable[add]!=-1)

add=Collision(key,Hashtable);/*处理哈希表中冲突*/

return add;

}

void PrintHash(int Hashtable[])/*输出哈希表（帮助调试用）*/ {

int i;

for(i=0;i

if(Hashtable[i]!=-1)

printf("%3d:%d\n",i+1,Hashtable[i]);

}

截图第一组（LENGTH宏定义为60）

输入：50个名字（字符串，采用英文单词）

输出结果：

输出：

1.哈希表（帮助调试用）

2.实验要求的各项参数

元素个数：50，冲突次数：77，查找次数：127，负载因子：0.833333，命中率：0.393701.

根据线性探测在散列成功查找时的公式ASL=(1+)（其中，ASL表示平均查找长度，表示负载因子）。ASL=3.5，总平均查找次数为175，平均命中率为0.285714。显然，本程序实现的哈希查找在本次试验中优于平均状况。

截图第二组（LENGTH宏定义为100）

输入：50个名字（字符串，采用英文单词）

输出：

1.哈希表（帮助调试用）

2.实验要求的各项参数

元素个数：50，冲突次数：27，查找次数：77，负载因子：0.500000，命中率：0.649351.

根据线性探测在散列成功查找时的公式ASL=(1+)（其中，ASL表示平均查找长度，表示负载因子）。ASL=1.5，总平均查找次数为75，平均命中率为0.666667。显然，本程序实现的哈希查找在本次试验中略逊于平均状况。

附：输入的50个字符串

abandon

alacrity

archipelago

assess

attenuate

bigot

brake

buffoon

circumspect

committed

confront

constringe

conviction

coven

defuse

detract

dimension

discredit

doldrums

encomium

ennoble

epithet

euphemism

excursive

feasible

sensitive

shrewd

stationary

greasy

obscure

persistent

prevalent

prominent

relevant

vulnerable

inevitably

presumably

guarantee

legislation

mechanism

pattern

essence

reputation

threshold

overwhelm

hinder

wreck

wilt

flout

novel

实验总结与心得：

构造合适的关键字和哈希函数对于增加命中率非常关键，哈希函数最终选用了平方取中法。而关键字，对于字符串形式的存储元素作用相当重要。起初打算用（字符串首位ASCII码值*字符串长度）作为关键字，但发现命中率不到0.2；因此加上了最后一位和第二位，命中率可提高到0.26（仍不如平均状况）；加上倒数第二位提高到0.3，最后加上第（[n/2]+1）位形成了五位相加减的状况，将命中率提高到了现在的0.39（以上所述的状况是LENGTH为60，输入字符串数目为50，这也是调试所用的宏定义状况，第二组输出结果是将LENGTH直接改为100时实现的）。这充分表明了本次实验需要一定的耐心。