在 C 中实现 HashTable（使用链表来避免冲突）的必要结构？

Question

大家好，过去几天我一直在阅读 C 语言中的指针、结构和数据结构。现在我正在尝试按照本教程在 C 中实现哈希表：https://www.tutorialspoint.com/data_structures_algorithms/hash_table_program_in_c.htm

但是，tutorialspoint 假设只有 1 个哈希表，并且它正在使其成为全球性的。此外，tutorialspoint 不考虑碰撞。

我想创建一个不将自己限制为单个哈希表的结构，并且我计划将链接（以处理冲突）与链表结合起来。我有以下内容：

typedef struct node {
    int key;
    int data;
    struct node* next;
} node;

typedef struct linkedList{
    node* head;
    node* tail;
    size_t size;
} linkedList;

typedef struct hashTable{
    //perhaps an array of linked list? This member is what I need help with
    //And other potential members I am overlooking
    size_t size
} hashTable;

我需要解释的一些事情：

1. 节点结构用作一对键/数据，它有一个指向具有相同哈希码的下一对的指针。所有具有相同哈希码的节点都将在同一个链表中。

2. linkedList 结构表示一个链表，最终将成为哈希表中的一行。所有链表都将成为哈希表中的一行。

3. hashTable 结构包含所有的linkedList。

如何在我的 hashTable 结构中创建一个linkedList 结构的数组？在我的 3 个结构中是否还有其他我忽略的成员？

感谢任何帮助！

附：我打算使用我在 Linked List 程序中编写的方法。这是它的早期版本的链接：https://codereview.stackexchange.com/questions/176904/my-linked-list-implementation-in-c

Answer 1

typedef struct linkedList{
    node* head;
    node* tail;
    size_t size;
} linkedList;

我认为您在这里并不需要size_t size。对于实际的哈希表结构，您可以这样做：

typedef struct has_map {
    linkedList** table; // stores the actual collision chains.
    size_t table_capacity; // the current capacity of table.
    size_t size; // number of mappings in this hash map.
} hash_map;

另外，我建议您将table 的长度保持为2 的幂：2、4、8、16，...这样您可以通过位操作hash_code & (hash_map->table_capacity - 1) 更改hash_code % hash_map->table_capacity。

Answer 2

您可以使用节点和列表结构。哈希表将只是一个带有列表数组的结构。哈希表的大小可以是动态的，但让我们使用一个恒定的大小：

enum {
    hashSize = 32
};

typedef struct hashTable {
    linkedList list[hashSize];
    size_t size;                     // How many elelents overall?
} hashTable;

你的哈希函数必须返回一个小于hashSize的无符号哈希值。

但是你并不真的需要链表结构。这种结构可以方便地在前端和末端插入，并且它还保留了其元素的数量。链表的元素是无序的，所以你总是可以在前面插入，而且你并不需要大小，所以你可以通过指向它们头部的指针来定义链表，最初都是NULL：

typedef struct hashTable {
    node *head[hashSize];
    size_t size;
} hashTable;

（但如果你已经有链表的代码，那么链表数组可能是要走的路。）

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关于您链接的教程点代码的注释：它确实可以解决冲突，但它使用了另一种方法：每个哈希码只有一个插槽。如果一个哈希码的槽已经被使用，它将使用下一个空闲的哈希码。

这种方法意味着您不能简单地删除元素。想象一下，您插入一个哈希值为 5 的项目，但该插槽已被另一个具有不同键但哈希码相同的项目占用。假设 6 和 7 也被占用，因此您将项目插入插槽 8。如果您搜索该项目，搜索首先查看插槽 5，但那里的项目不匹配。增加 has 代码，最终在 slot 8 中找到该项目。如果我们首先找到一个空 slot，则搜索将被取消，但没有成功。移除插槽 5 中的物品会使插槽 8 中的物品无法访问。因此，必须在该插槽中放置一个哑元。您的链表方法不需要这样的虚拟元素。

(tutorialspoint 方法也意味着如果哈希表已满，您将搜索所有元素，这并不比搜索未排序的数组更好。链表哈希表永远不会满，但是当表中的项目远大于哈希表大小，性能会下降。）