数据结构课程设计-哈希表及其应用
数据结构哈希表设计
数据结构哈希表设计第一章引言哈希表是一种常用的数据结构，它可以将任意大小的数据映射到固定大小的表中。
通过这种映射关系，我们可以快速地查找、插入、删除数据。
本文将介绍哈希表的设计原理和实现方法。
第二章基本概念1.哈希函数：________哈希函数是将任意大小的数据映射到固定大小的表中的函数。
它的作用是将数据转换为一个整数，作为表中的索引。
一个好的哈希函数应该能够将不同的数据映射到不同的索引上，从而减少冲突的概率。
2.冲突解决：________由于哈希函数的映射是有限的，不同的数据可能被映射到同一个索引上，这就产生了冲突。
冲突解决方法有很多种，常见的有开放地质法和链地质法。
第三章设计原则1.散列均匀性：________好的哈希函数应该能够将数据均匀地分布在表中，减少冲突的概率。
2.内存利用率：________为了提高内存利用率，我们需要根据需求确定表的大小。
表的大小应该尽可能大，但同时又不能太大，否则会浪费内存。
3.冲突解决策略：________选择适当的冲突解决策略可以提高哈希表的性能。
常见的冲突解决策略有线性探测、二次探测和链地质法等。
第四章设计细节1.哈希函数的选择：________选择合适的哈希函数可以减少冲突的概率。
常见的哈希函数有除留余数法和乘法哈希法等。
2.冲突解决方法的选择：________针对不同的应用场景，选择适合的冲突解决方法。
例如，对于开放地质法，可以选择线性探测、二次探测或者双重散列等。
3.动态扩容：________当表的负载因子超过一定阈值时，需要进行动态扩容。
扩容的过程涉及重新计算哈希函数和重新插入数据等操作。
第五章示例代码```pythonclass HashTable：________def __init__(self)：________self.size = 10self.table = for _ in range(self.size)def _hash_function(self, key)：________哈希函数的具体实现hash_value = 0for char in key：________hash_value += ord(char)return hash_value % self.sizedef insert(self, key, value)：________index = self._hash_function(key)self.tableindex.append((key, value)) def get(self, key)：________index = self._hash_function(key)for k, v in self.tableindex：________ if k == key：________return vreturn Nonedef remove(self, key)：________index = self._hash_function(key)for i, (k, v) in enumerate(self.tableindex)：________if k == key：________del self.tableindexireturn Truereturn False```第六章附件本文档无附件。
哈希表生活实际应用
哈希表生活实际应用
哈希表是一种常见的数据结构，它在生活中有着广泛的应用。
无论是在计算机科学领域，还是在我们日常生活中，都可以找到哈希表的身影。
在计算机科学领域，哈希表被广泛应用于各种数据存储和查找的场景。
比如，在关系数据库中，使用哈希表可以快速地查找和访问存储在其中的数据。
在搜索引擎中，哈希表用于存储网页的索引信息，以便用户可以快速地找到他们需要的信息。
此外，在缓存技术中，哈希表也被用来存储经常访问的数据，以提高系统的性能。
除了计算机科学领域，哈希表在我们的日常生活中也有着广泛的应用。
比如，在电话号码簿中，我们可以使用哈希表来快速查找某个人的电话号码。
在图书馆中，哈希表可以被用来存储图书的索引信息，方便读者快速地找到他们需要的书籍。
在快递行业，哈希表可以被用来存储快递的跟踪信息，以便用户可以随时查询包裹的状态。
哈希表的实际应用不仅仅局限于数据存储和查找，还可以用于数据去重和散列计算等场景。
在数据去重方面，哈希表可以帮助我们快速地判断某个数据是否已经存在，从而避免数据的重复存储。
在散列计算方面，哈希表可以帮助我们快速地计算某个数据的散列值，以便进行密码加密或校验等操作。
总的来说，哈希表作为一种重要的数据结构，广泛应用于计算机科
学和我们的日常生活中。
它的快速查找和存储特性，使得我们能够高效地处理各种数据。
无论是在电子设备中，还是在我们的日常生活中，哈希表都发挥着重要的作用，为我们提供了便利和效率。
经典：数据结构-哈希表
查找时： 给定关键字key计算f(key)数组下标
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什么是哈希表
例4：统计学生成绩各分数段的人数 Hash函数：f(grade) = grade/10
建立查找表： 给定grade计算f(grade)数组下标
查找时： 给定grade计算f(grade)数组下标
哈希函数的构造方法
5. 除留余数法
设定哈希函数为: H(key) = key MOD p
其中， p≤m (表长) 并且 p 应为不大于 m 的素数 或是 不含 20 以下的质因子
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哈希函数的构造方法
为什么要对p加限制？ 给定一组关键字为: 12, 39, 18, 24, 33, 21 若取 p=9, 则它们对应的哈希函数值将为: 3, 3, 0, 6, 6, 3 可见，若p中含质因子3, 则所有含质因子3的关 键字均映射到“3的倍数”的地址上，从而增加 了“冲突”的可能。
13
哈希函数的构造方法
2. 数字分析法
假设关键字集合中的每个关键字都是由 s 位数字组 成 (u1, u2, …, us)，分析关键字集中的全体， 并从 中提取分布均匀的若干位或它们的组合作为地址。
此方法仅适合于：
能预先估计出全体关键字的每一位上各种数字 出现的频度。
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哈希函数的构造方法
有80个记录，关键字为8位十进制数，哈希地址为 2位十进制数
哈希表
什么是哈希表 哈希函数的构造方法 处理冲突的方法 课堂练习 哈希表的查找 哈希表的查找分析 小结和作业
1
什么是哈希表
例1:有一批考试成绩，统计各分数段的人数。 A[0]A[1]A[2]A[3]A[4]A[5]A[6]A[7]A[8]A[9]A[10] 对成绩Grade，执行：A[grade/10]++
python中哈希表用法
python中哈希表用法哈希表是Python中常用的数据结构之一，它可以用来存储和查询大量的键值对数据。
本文将介绍哈希表在Python中的基本用法和一些常见的应用场景。
首先，我们需要了解哈希表的概念。
哈希表其实是一个数组，每个元素都是一个键值对的集合。
在哈希表中，每个键都通过哈希函数转换成一个索引，然后该键值对将被存储在索引对应的位置上。
这样，当我们需要查询某个键的时候，可以直接通过哈希函数计算出它的索引，并在对应位置上找到对应的值，从而实现快速的查询。
在Python中，内置的哈希表实现是字典(dict)。
字典是一种可变、无序的键值对集合，非常适合存储和查询数据。
接下来，我们将详细介绍哈希表在Python中的用法。
1. 创建哈希表在Python中，可以使用大括号{}或者内置的dict()函数来创建一个哈希表。
例如：```pythonhash_table = {}hash_table = dict()```创建一个空的哈希表。
2. 添加键值对可以使用赋值运算符=来向哈希表中添加键值对。
例如：```pythonhash_table["name"] = "Alice"hash_table["age"] = 25```上述代码向哈希表中添加了键"name"和"age"，并分别对应值"Alice"和25。
3. 查询键值对可以使用键来查询对应的值。
例如：```pythonname = hash_table["name"]age = hash_table["age"]```上述代码通过键"name"和"age"查询到了对应的值。
4. 修改键值对可以通过赋值运算符=修改哈希表中的键值对。
例如：```pythonhash_table["name"] = "Bob"```上述代码将键"name"对应的值修改为"Bob"。
NOIP基础数据结构_哈希、并查集
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•解决冲突方法有多种，最常见的有“拉链 法”和“线性探测法”。下面主要讲解这 两种hash表的实现方法。
LOGO
哈希表(hash)
hash表的拉链法实现图示
•Key2与keyN冲突
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Key1 Key2 Key3 . . . KeyN
hash表的拉链法实现pascal版
const
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//注：本程序用数组模拟指针法编程
maxN = 1000000; maxM = 2000003; //大质数，通常 maxM > 2*maxN
type
Tnode =record x, c :longint; next :longint; end; //记录读入数据x和计数器c //用数组模拟指针，next是下一个元素下标
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LOGO
哈希表(hash)
hash表的拉链法实现pascal版
begin
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assign(input,'expa.in'); reset(input); assign(output,'expa.out'); rewrite(output); readln(n); for i:=1 to n do
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•hash的思想是能直接找到需要的元素，因此必须 在元素的存储位置和它的关键字之间建立一确定 的对应关系f，使每个关键字和存储结构中一个( 几乎)唯一的存储位置相对应。
哈希表在数据去重中的应用
哈希表在数据去重中的应用在数据处理过程中，数据去重是一项常见而重要的任务。
当我们处理大量数据时，可能会遇到数据中存在重复项的情况，这会导致数据的冗余和不必要的计算消耗。
为了解决这个问题，哈希表被广泛应用于数据去重的场景中。
哈希表是一种基于哈希函数实现的数据结构，它将每个数据元素映射到一个唯一的索引值。
通过将数据元素与其索引值一一对应，哈希表可以快速地判断数据是否已存在。
因此，在进行数据去重时，我们可以借助哈希表来高效地处理数据。
首先，我们需要创建一个空的哈希表。
接下来，我们逐一遍历待处理的数据集合。
以每个数据元素作为输入，通过哈希函数计算得到对应的索引值。
然后，我们检查该索引值在哈希表中是否已经存在。
如果该索引值在哈希表中不存在，我们将该索引值添加到哈希表中，并将该数据元素加入到去重后的数据集合中。
这样，我们可以通过不断地更新哈希表和去重后的数据集合，来实现数据去重的目标。
另一方面，如果该索引值在哈希表中已经存在，说明该数据元素已经出现过，可以将其视为重复数据，并进行相应的处理。
例如，我们可以忽略该数据元素，或者记录下重复的数据信息以供后续分析。
哈希表在数据去重中的应用不仅可以提高去重的效率，而且可以减少不必要的计算和存储开销。
由于哈希表的特性，其查找操作的时间复杂度为常数级别，即O(1)。
这使得我们可以快速地判断数据是否已存在，实现高效的去重功能。
此外，哈希表还可以适应不同规模的数据集合。
无论是处理小规模数据还是大规模数据，哈希表都能够保持较高的查找效率。
这使得哈希表在实际应用中广泛被使用，例如数据库去重、日志分析、网页爬取等领域。
总结而言，哈希表在数据去重中扮演着重要的角色。
通过利用其快速查找的特性，我们可以高效地判断数据是否已存在，并将不重复的数据整理出来。
这不仅提高了数据的质量和可用性，还加快了数据处理的速度。
因此，在面对需要处理大量数据的情况下，我们可以考虑使用哈希表来进行数据去重操作。
哈希表的设计与实现
合肥学院计算机科学与技术系课程设计报告2007～2008学年第2学期课程数据结构与算法课程设计名称哈希表的设计与实现学生姓名学号0604011026专业班级06 计科 (1)指导教师2008年9月一、课程设计题目:（哈希表的设计与实现的问题）设计哈希表实现电话号码查询系统。
设计程序完成以下要求：（ 1）设每个记录有下列数据项：电话号码、用户名、地址；（2）从键盘输入各记录，分别以电话号码和用户名为关键字建立哈希表；（ 3）采用再哈希法解决冲突；（4）查找并显示给定电话号码的记录；（5）查找并显示给定用户的记录。
二、问题分析和任务定义1、问题分析要完成如下要求：设计哈希表实现电话号码查询系统。
实现本程序需要解决以下几个问题：（1）如何设计一个结点使该结点包括电话号码、用户名、地址。
（2）如何分别以电话号码和用户名为关键字建立哈希表。
（3）如何利用再哈希法解决冲突。
（4）如何实现用哈希法查找并显示给定电话号码的记录。
（5）如何查找并显示给定用户的记录。
2、任务定义由问题分析知，本设计主要要求分别以电话号码和用户名为关键字建立哈希表，并实现查找功能。
所以本设计的核心问题是如何解决散列的问题，亦即设计一个良好的哈希表。
由于结点的个数无法确认，并且如果采用线性探测法散列算法，删除结点会引起“信息丢失”的问题。
所以采用链地址法散列算法。
采用链地址法，当出现同义词冲突时，使用链表结构把同义词链接在一起，即同义词的存储地址不是散列表中其他的空地址。
首先，解决的是定义链表结点，在链地址法中，每个结点对应一个链表结点，它由三个域组成，而由于该程序需要分别用电话号码和用户名为关键字建立哈希表，所以该链表结点它是由四个域组成.name[8]、num[11]和address[20]都是char浮点型，输入输出都只能是浮点型的。
采用链地址法，其中的所有同义词构成一个单链表，再由一个表头结点指向这个单链表的第一个结点。
这些表头结点组成一个一维数组，即哈希表。
数据结构.第9章.查找.4.哈希表
§9.3 哈希表
开放地址法
例：关键码集为 {47，7，29，11，16，92，22，8，3}， 设：哈希表表长为m=11； 哈希函数为Hash(key)=key mod 11； 拟用线性探测法处理冲突。建哈希表： 0 1
11 22
2
3
4
5
6
3
7
7
8
29
9
8
10
47 92 16
§9.3 哈希表
开放地址法
选用关键字的某几位组合成哈希地址。
选用原则应当是：各种符号在该位上出现的频率大致
相同。
适于关键字位数比哈希地址位数大，且可能出现的关 键字事先知道的情况。
§9.3 哈希表
数字分析法
例：有一组（例如80个）关键码，其样式如下： 讨论： 3 4 7 0 5 2 4 ① 第1、2位均是“3和4”，第3位也只有 3 4 9 1 4 8 7 3 4 8 2 6 9 6 “ 7、8、9”，因此，这几位不能用，余 3 4 8 5 2 7 0 下四位分布较均匀，可作为哈希地址选用。 3 4 8 6 3 0 5 ② 若哈希地址取两位（因元素仅80个）， 3 4 9 8 0 5 8 则可取这四位中的任意两位组合成哈希地 3 4 7 9 6 7 1 址，也可以取其中两位与其它两位叠加求 3 4 7 3 9 1 9 和后，取低两位作哈希地址。 位号：① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
拟用二次探测法处理冲突。建哈希表如下： Hi = ( H(K)+di ) mod m 其中di =12, -12, 22,-22,…, j2, -j2 ( j≤m/2)。
0 1
11 22
2
3
3
4
5
6
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数据结构 第9章 查找4-哈希表
7、随机数法 Hash(key) = random ( key ) (random为伪随机函数)
适用于：关键字长度不等的情况。造表和查找都很方便。
小结：构造哈希函数的原则：
① ② ③ ④ ⑤ 执行速度（即计算哈希函数所需时间）； 关键字的长度； 哈希表的大小； 关键字的分布情况； 查找频率。
三、冲突处理方法
14 H(14)=14%7=0
6个元素用7个 地址应该足够!
1
2
23 9
3
4
39 25 11
5
6
H(25)=25%7=4 H(11)=11%7=4
有冲突！
在哈希查找方法中，冲突是不可能避免的，只能 尽可能减少。
所以，哈希方法必须解决以下两个问题：
1）构造好的哈希函数
（a）所选函数尽可能简单，以便提高转换速度； （b）所选函数对关键码计算出的地址，应在哈希地址集中 大致均匀分布，以减少空间浪费。
讨论：如何进行散列查找？
根据存储时用到的散列函数H(k)表达式，迅即可查到结果！ 例如，查找key=9,则访问H(9)=9号地址，若内容为9则成功； 若查不到，应当设法返回一个特殊值，例如空指针或空记录。
缺点：空间效率低！
若干术语
哈希方法 (杂凑法)
选取某个函数，依该函数按关键字计算元素的存储位置， 并按此存放；查找时，由同一个函数对给定值k计算地址， 将k与地址单元中元素关键码进行比较，确定查找是否成 功。
3. 乘余取整法
4. 数字分析法
5. 平方取中法
常用的哈希函数构造方法有：
6. 折叠法
7. 随机数法
1、直接定址法
(a、b为常数) 优点：以关键码key的某个线性函数值为哈希地址， 不会产生冲突. 缺点：要占用连续地址空间，空间效率低。
hash表及其应用 ppt课件
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• in.txt • 4 ----- 5个字符串 • cat • banana • apple • dog • 3 ----- 询问3次 • banana • fruit • pet
• out.txt • YES • NO • NO
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二、字符串的Hash函数 构造方法
• 字符串本身就可以看成一个256进制（ANSI字符 串为128进制）的大整数，因此我们可以利用直接 取余法，在线性时间内直接算出Hash函数值。
• 影响冲突的因素 冲突的频繁程度除了与h相关外，还与表的填满程度
相关。 设m和n分别表示表长和表中填人的结点数，则将
α=n/m定义为散列表的装填因子(Load Factor)。α越大， 表越满，冲突的机会也越大。通常取α≤1。
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解决冲突的方法
• 开散列方法( open hashing，也称为拉链法， separate chaining )
• 为了保证效果，仍然不能选择太接近2n的数；尤 其是当我们把字符串看成一个2p进制数的时候， 选择m= 2p -1会使得该字符串的任意一个排列的 Hash函数值都相同。
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排列的Hash函数
• 让排列与数1--A(m,n)之间建立一一对应的关系。
•
引理
n N
n1
n! 1 k k!
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回到问题一
n最多为100000 flag数组不开到109，但可以开flag[1..300000]
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可用取余法
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解决冲突
• 将数组改为链表
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课程设计任务书 2010 ～2010 学年第 1 学期
学生姓名： 吴浪 专业班级： 09网络工程 指导教师 刘志远 工作部门： 计算机学院
一、课程设计题目 哈希表及其应用 二、课程设计内容 建立一个小型信息管理系统（可以是图书、人事、学生、物资、商品等任何信息管理系统）。要求： 1.使用哈希查找表存储信息； 2.实现查找、插入、删除、统计、输出等功能； 三、进度安排 1．初步完成总体设计，搭好框架； 2．完成最低要求：尝试使用多种哈希函数和冲突解决方法，并通过实际运行测试给出自己的评价
四、基本要求 1．界面友好，函数功能要划分好 2．程序要加必要的注释 3．要提供程序测试方案
教研室主任签名： 年 月 日 3 / 20
目 录 1 概述………………………………………………………………………4 2 设计目的…………………………………………………………………4 3 设计功能说明……………………………………………………………4 4 详细设计说明……………………………………………………………5 5 流程图……………………………………………………………………5 6 程序代码…………………………………………………………………6 7 程序运行结果……………………………………………………………15 8 总结………………………………………………………………………19 参考文献 ……………………………………………………………………19 成绩评定表 …………………………………………………………………20 1 概述 数据结构是一门理论性强、思维抽象、难度较大的课程，是基础课和专业课之间的桥梁，只有进行实际操作，将理论应用于实际中，才能确实掌握书中的知识点。通过课程设计，不仅可以加深学生对数据结构基本概念的了解，巩固学习成果，还能够提高实际动手能力。为学生后继课程的学习打下良好的基础。
2 设计目的 《数据结构》课程设计是在教学实践基础上进行的一次大型实验，也是对该课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计与制造出具有较复杂功能的应用系统，并且在实验的基本技能方面上进行一次全面的训练。通过程序的编译掌握对程序的调试方法及思想，并且让学生学会使用一些编程技巧。促使学生养成良好的编程习惯。 1.使学生能够较全面地巩固和应用课堂中所学的的基本理论和程序设计方法，能够较熟练地完成程序的设计和调试。 2.培养学生综合运用所学知识独立完成程序课题的能力。 3.培养学生勇于探索、严谨推理、实事求是、有错必改，用实践来检验理论，全方位考虑问题等科学技术人员应具有的素质。 4．提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对同学团结友爱，协作攻关的基本素质。 5.培养学生从资料文献、科学实验中获得知识的能力，提高学生从别人经验中找到解决问题的新途径的悟性，初步培养工程意识和创新能力。 6.对学生掌握知识的深度、运用理论去处理问题的能力、实验能力、课程设计能力、书面及口头表达能力进行考核。
3 设计功能分析 本设计的功能如下： 1、利用哈希函数来实现一个小型信息管理系统，其中信息包含用户名，地址，电话等。 2、能添加用户信息，并能保存该信息。 3、查询管理系统中的信息：可通过姓名查找，也可通过电话查找等两种方式。 5 / 20
4、能散列管理系统中的信息,保存信息等功能。 4 详细设计说明 哈希表是一种重要的存储方式，也是一种常见的检索方法。其基本思想是将关系码的值作为自变量，通过一定的函数关系计算出对应的函数值，把这个数值解释为结点的存储地址，将结点存入计算得到存储地址所对应的存储单元。检索时采用检索关键码的方法。 (1) 假定每个记录有下列数据项：用户名、电话号码、地址。 (2) 初始记录为空，通过不断添加记录，并保存到数据文件telphone.txt 中。 (3) 分别采用线性和平方探测解决冲突。 (4) 查找并显示给定电话号码的记录；查找并显示给定用户 名的记录。 5 流程图
选择操作 添加记录 建立哈希查找 线性 号码 姓名 平方 显示输出结果 删除
退出
开始 6 程序代码 #include #include #include #include using namespace std; #define Maxsize 57 struct record {char name[20]; char tel[20]; char add[20];}; typedef record *precord; struct HashTable { int elem[Maxsize]; //存放数组a[]的下标 int count;}; typedef HashTable * pHashTable; int Number; //统计当前数组a[]中的记录总数 void Getdata(precord a) //从文件telphone.txt中读取数据存放到数组a[] { Number=0; ifstream infile("telphone.txt",ios::in|ios::binary); if(!infile) {cout<<"文件打开失败!\n"; exit(1);} while(!infile.eof() && infile.get()!=EOF) //文件不为空并且文件指针没有指到结束符 {infile.seekg(Number*sizeof(a[Number]),ios::beg); //定位文件指针 infile.read((char *)&a[Number],sizeof(a[Number])); Number++;} infile.close();} void Add(precord a) //添加记录 { int i,num; cout<<"当前文件内已有" cin>>num; ofstream ofile("telphone.txt",ios::app); if(!ofile) {cout<<"文件打开失败!"; exit(1);} for(i=0;i{cout<<"请输入第"