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散列存儲中如何處理沖突

發布時間: 2023-01-31 10:18:08

❶ 如何解決Hash中的沖突問題

1、開放定址法
用開放定址法解決沖突的做法是:當沖突發生時,使用某種探查(亦稱探測)技術在散列表中形成一個探查(測)序列。沿此序列逐個單元地查找,直到找到給定 的關鍵字,或者碰到一個開放的地址(即該地址單元為空)為止(若要插入,在探查到開放的地址,則可將待插入的新結點存人該地址單元)。查找時探查到開放的 地址則表明表中無待查的關鍵字,即查找失敗。注意:
①用開放定址法建立散列表時,建表前須將表中所有單元(更嚴格地說,是指單元中存儲的關鍵字)置空。
②空單元的表示與具體的應用相關。
按照形成探查序列的方法不同,可將開放定址法區分為線性探查法、線性補償探測法、隨機探測等。
(1)線性探查法(Linear Probing)
該方法的基本思想是:
將散列表T[0..m-1]看成是一個循環向量,若初始探查的地址為d(即h(key)=d),則最長的探查序列為:
d,d+l,d+2,…,m-1,0,1,…,d-1
即:探查時從地址d開始,首先探查T[d],然後依次探查T[d+1],…,直到T[m-1],此後又循環到T[0],T[1],…,直到探查到 T[d-1]為止。
探查過程終止於三種情況:
(1)若當前探查的單元為空,則表示查找失敗(若是插入則將key寫入其中);
(2)若當前探查的單元中含有key,則查找成功,但對於插入意味著失敗;
(3)若探查到T[d-1]時仍未發現空單元也未找到key,則無論是查找還是插入均意味著失敗(此時表滿)。
利用開放地址法的一般形式,線性探查法的探查序列為:
hi=(h(key)+i)%m 0≤i≤m-1 //即di=i
用線性探測法處理沖突,思路清晰,演算法簡單,但存在下列缺點:
① 處理溢出需另編程序。一般可另外設立一個溢出表,專門用來存放上述哈希表中放不下的記錄。此溢出表最簡單的結構是順序表,查找方法可用順序查找。
② 按上述演算法建立起來的哈希表,刪除工作非常困難。假如要從哈希表 HT 中刪除一個記錄,按理應將這個記錄所在位置置為空,但我們不能這樣做,而只能標上已被刪除的標記,否則,將會影響以後的查找。
③ 線性探測法很容易產生堆聚現象。所謂堆聚現象,就是存入哈希表的記錄在表中連成一片。按照線性探測法處理沖突,如果生成哈希地址的連續序列愈長 ( 即不同關鍵字值的哈希地址相鄰在一起愈長 ) ,則當新的記錄加入該表時,與這個序列發生沖突的可能性愈大。因此,哈希地址的較長連續序列比較短連續序列生長得快,這就意味著,一旦出現堆聚 ( 伴隨著沖突 ) ,就將引起進一步的堆聚。
(2)線性補償探測法
線性補償探測法的基本思想是:
將線性探測的步長從 1 改為 Q ,即將上述演算法中的 j = (j + 1) % m 改為: j = (j + Q) % m ,而且要求 Q 與 m 是互質的,以便能探測到哈希表中的所有單元。
【例】 PDP-11 小型計算機中的匯編程序所用的符合表,就採用此方法來解決沖突,所用表長 m = 1321 ,選用 Q = 25 。 2、拉鏈法
(1)拉鏈法解決沖突的方法
拉鏈法解決沖突的做法是:將所有關鍵字為同義詞的結點鏈接在同一個單鏈表中。若選定的散列表長度為m,則可將散列表定義為一個由m個頭指針組成的指針數 組T[0..m-1]。凡是散列地址為i的結點,均插入到以T[i]為頭指針的單鏈表中。T中各分量的初值均應為空指針。在拉鏈法中,裝填因子α可以大於 1,但一般均取α≤1。
【例】設有 m = 5 , H(K) = K mod 5 ,關鍵字值序例 5 , 21 , 17 , 9 , 15 , 36 , 41 , 24 ,按外鏈地址法所建立的哈希表如下圖所示:

(2)拉鏈法的優點
與開放定址法相比,拉鏈法有如下幾個優點:
①拉鏈法處理沖突簡單,且無堆積現象,即非同義詞決不會發生沖突,因此平均查找長度較短;
②由於拉鏈法中各鏈表上的結點空間是動態申請的,故它更適合於造表前無法確定表長的情況;
③開放定址法為減少沖突,要求裝填因子α較小,故當結點規模較大時會浪費很多空間。而拉鏈法中可取α≥1,且結點較大時,拉鏈法中增加的指針域可忽略不計,因此節省空間;
④在用拉鏈法構造的散列表中,刪除結點的操作易於實現。只要簡單地刪去鏈表上相應的結點即可。而對開放地址法構造的散列表,刪除結點不能簡單地將被刪結 點的空間置為空,否則將截斷在它之後填人散列表的同義詞結點的查找路徑。這是因為各種開放地址法中,空地址單元(即開放地址)都是查找失敗的條件。因此在 用開放地址法處理沖突的散列表上執行刪除操作,只能在被刪結點上做刪除標記,而不能真正刪除結點。

(3)拉鏈法的缺點
拉鏈法的缺點是:指針需要額外的空間,故當結點規模較小時,開放定址法較為節省空間,而若將節省的指針空間用來擴大散列表的規模,可使裝填因子變小,這又減少了開放定址法中的沖突,從而提高平均查找速度。

❷ 在線性表的散列儲存中,處理沖突的常用方法有哪兩種

線性表的散列存儲時中,處理沖突有

❸ 散列存儲方法的散列存儲中的沖突解決

映射函數可選擇的比較多,其實完全可以定義自己的映射函數,但是有時候為了降低沖突的概率設置了一些比較好的映射函數,比如求和取余,或者乘以一定的系數再求和取余等。
本文採用平方探測法解決了沖突問題,具體的實現如下所示:
1、結構體定義
#ifndef__HASHMAP_H_H_
#define__HASHMAP_H_H_
#includelist.h
#defineTABSIZE101
/*狀態變數*/
typedefenumSTATE{EMPTY=0,ACTIVE=1,DELETED=2}State;
/*鍵值結構體*/
typedefstruct_pair
{
char*key;
char*value;
}Pair_t,*Pair_handle_t;
/*每一個實際的存儲對象*/
typedefstruct_hashEntry
{
Pair_handle_tpair;
Statestate;
}HashEntry_t,*HashEntry_handle_t;
/*哈希表結構體,便於創建*/
typedefstruct_hashmap
{
HashEntry_t*map;
/*存儲實際的存儲量*/
intsize;
/*容量*/
intcapacity;
}Hashmap_t,*Hashmap_handle_t;
/*隱射函數類型定義*/
typedefint(*hashfunc)(constchar*,int);
#ifdef__cplusplus
externC
{
#endif
boolalloc_hashmap(Hashmap_handle_t*hashmap,intcapacity);
boolinit_hashmap(Hashmap_handle_thashmap,intcapacity);
boolinsert_hashnode(Hashmap_handle_thashmap,constchar*key,constchar*value);
Pair_handle_tsearch_hashnode(Hashmap_handle_thashmap,constchar*key);
char*GetValue(Hashmap_handle_thashmap,constchar*key);
booldelete_hashnode(Hashmap_handle_thashmap,constchar*key);
intLength(Hashmap_handle_thashmap);
intCapacity(Hashmap_handle_thashmap);
voiddelete_hashmap(Hashmap_handle_thashmap);
voidfree_hashmap(Hashmap_handle_t*hashmap);
char*key_pair(Pair_handle_tpair);
char*value_pair(Pair_handle_tpair);
Hashmap_handle_t_hashmap(Hashmap_handle_thashmap);
boolresize(Hashmap_handle_thashmap);
#ifdef__cplusplus
}
#endif
#endif
實現表的分配和創建,採用了動態分配的方式實現,這樣可能在性能上比不上靜態數據,但是為了實現數組大小的調整,我選擇了動態分配的實現方式。
/*分配一個新的對象,可以實現自動分配*/
boolalloc_hashmap(Hashmap_handle_t*hashmap,intcapacity)
{
HashEntry_handle_ttemp=NULL;
Hashmap_t*map=NULL;
if(*hashmap==NULL)
{
/*分配一個散列對象*/
map=(Hashmap_handle_t)malloc(sizeof(Hashmap_t));
if(map==NULL)
returnfalse;
/*指針指向當前對象*/
*hashmap=map;
map=NULL;
/*分配一個數組空間,大小可以控制*/
temp=(HashEntry_handle_t)malloc(
sizeof(HashEntry_t)*capacity);
if(temp!=NULL)
{
/*散列對象的指針指向數組*/
(*hashmap)->map=temp;
temp=NULL;
/*設置參數*/
(*hashmap)->capacity=capacity;
(*hashmap)->size=0;
/*初始化分配的數組空間*/
Tabinital((*hashmap)->map,capacity);
returntrue;
}
}
returnfalse;
}
/*初始化一個新的對象,這個對象已經創建,只是沒有初始化而已*/
boolinit_hashmap(Hashmap_handle_thashmap,intcapacity)
{
HashEntry_handle_ttemp=NULL;
if(hashmap!=NULL)
{
/*分配數組空間*/
temp=(HashEntry_handle_t)malloc(
sizeof(HashEntry_t)*capacity);
if(temp!=NULL)
{
/*完成對象的填充操作*/
hashmap->map=temp;
temp=NULL;
hashmap->capacity=capacity;
hashmap->size=0;
/*初始化數組對象*/
Tabinital(hashmap->map,capacity);
returntrue;
}
}
returnfalse;
}
關於數組中對象的創建,和釋放操作,如下所示:
/*分配一個pair對象*/
staticboolmake_pair(Pair_handle_t*pair,constchar*key,constchar*value)
{
Pair_handle_tnewpair=(Pair_handle_t)malloc(sizeof(Pair_t));
char*newstr=NULL;
if(newpair==NULL)
returnfalse;
newstr=(char*)malloc(strlen(key)+1);
if(newstr==NULL)
returnfalse;
strcpy(newstr,key);
newstr[strlen(key)]='';
newpair->key=newstr;
newstr=NULL;
newstr=(char*)malloc(strlen(value)+1);
if(newstr==NULL)
returnfalse;
strcpy(newstr,value);
newstr[strlen(value)]='';
newpair->value=newstr;
newstr=NULL;
(*pair)=newpair;
returntrue;
}
/*釋放一個對象pair*/
staticvoiddelete_pair(Pair_handle_t*pair)
{
Pair_handle_ttemp=NULL;
if(*pair==NULL)
return;
temp=*pair;
free(temp->key);
temp->key=NULL;
free(temp->value);
temp->value=NULL;
free(temp);
temp=NULL;
*pair=NULL;
}
數組元素的基本操作:
/*完成數組對象的初始化操作*/
staticvoidTabinital(HashEntry_t*tab,intsize)
{
inti=0;
for(;i
{
tab[i].pair=NULL;
tab[i].state=EMPTY;
}
}
staticvoiddelete_array(HashEntry_handle_t*array,intsize)
{
inti=0;
if(*array!=NULL)
{
for(i=0;i
{
if((*array)[i].state==ACTIVE)
{
delete_pair(&((*array)[i].pair));
(*array)[i].state=DELETED;
}
}
free(*array);
*array=NULL;
}
}
插入元素的操作、有兩個函數的創建,其中一個為了便於後期大小的調整操作。
/*插入數據到散列中,採用了二次探測的實現方式,並設置了退出條件*/
staticboolinsert_data(Hashmap_handle_thashmap,
constchar*key,constchar*value,hashfuncfunc)
{
inthashval=func(key,hashmap->capacity);
intindex=0;
char*newstr=NULL;
Pair_handle_tnewpair=NULL;
while(hashmap->map[hashval].state!=EMPTY)
{
if((hashmap->map[hashval].state==ACTIVE)
&&(strcmp(hashmap->map[hashval].pair->key,key)==0))
break;
index++;
hashval+=index*index;
hashval%=hashmap->capacity;
if(index==200)
break;
}
if(hashmap->map[hashval].state==EMPTY)
{
if(make_pair(&newpair,key,value))
{
hashmap->map[hashval].state=ACTIVE;
hashmap->map[hashval].pair=newpair;
newpair=NULL;
hashmap->size++;
returntrue;
}
數據在計算機中存儲的物理結構有四種:順序、鏈表、散列與索引。散列是由單詞Hash翻譯過來的,有時也直接音譯為「哈希」,就是把任意長度的輸入(又叫做預映射, pre-image),通過散列演算法,變換成固定長度的輸出,該輸出就是散列值。這種轉換是一種壓縮映射,也就是,散列值的空間通常遠小於輸入的空間,不同的輸入可能會散列成相同的輸出,而不可能從散列值來唯一的確定輸入值。

❹ C語言 數據結構中解決沖突的方法是什麼

可以參考如下方法:

1 基本原理
使用一個下標范圍比較大的數組來存儲元素。可以設計一個函數(哈希函數, 也叫做散列函數),使得每個元素的關鍵字都與一個函數值(即數組下標)相對應,於是用這個數組單元來存儲這個元素;也可以簡單的理解為,按照關鍵字為每一個元素"分類",然後將這個元素存儲在相應"類"所對應的地方。
但是,不能夠保證每個元素的關鍵字與函數值是一一對應的,因此極有可能出現對於不同的元素,卻計算出了相同的函數值,這樣就產生了"沖突",換句話說,就是把不同的元素分在了相同的"類"之中。後面我們將看到一種解決"沖突"的簡便做法。
總的來說,"直接定址"與"解決沖突"是哈希表的兩大特點。

2 函數構造
構造函數的常用方法(下面為了敘述簡潔,設 h(k) 表示關鍵字為 k 的元素所對應的函數值):
a) 除余法:
選擇一個適當的正整數 p ,令 h(k ) = k mod p
這里, p 如果選取的是比較大的素數,效果比較好。而且此法非常容易實現,因此是最常用的方法。
b) 數字選擇法:
如果關鍵字的位數比較多,超過長整型範圍而無法直接運算,可以選擇其中數字分布比較均勻的若干位,所組成的新的值作為關鍵字或者直接作為函數值。

3 沖突處理
線性重新散列技術易於實現且可以較好的達到目的。令數組元素個數為 S ,則當 h(k) 已經存儲了元素的時候,依次探查 (h(k)+i) mod S , i=1,2,3…… ,直到找到空的存儲單元為止(或者從頭到尾掃描一圈仍未發現空單元,這就是哈希表已經滿了,發生了錯誤。當然這是可以通過擴大數組范圍避免的)。

4 支持運算
哈希表支持的運算主要有:初始化(makenull)、哈希函數值的運算(h(x))、插入元素(insert)、查找元素(member)。
設插入的元素的關鍵字為 x ,A 為存儲的數組。
初始化比較容易,例如
const empty=maxlongint; // 用非常大的整數代表這個位置沒有存儲元素
p=9997; // 表的大小
procere makenull;
var i:integer;
begin
for i:=0 to p-1 do
A[i]:=empty;
End;
哈希函數值的運算根據函數的不同而變化,例如除余法的一個例子:
function h(x:longint):Integer;
begin
h:= x mod p;
end;
我們注意到,插入和查找首先都需要對這個元素定位,即如果這個元素若存在,它應該存儲在什麼位置,因此加入一個定位的函數 locate
function locate(x:longint):integer;
var orig,i:integer;
begin
orig:=h(x);
i:=0;
while (i<S)and(A[(orig+i)mod S]<>x)and(A[(orig+i)mod S]<>empty) do
inc(i);
//當這個循環停下來時,要麼找到一個空的存儲單元,要麼找到這個元
//素存儲的單元,要麼表已經滿了
locate:=(orig+i) mod S;
end;
插入元素
procere insert(x:longint);
var posi:integer;
begin
posi:=locate(x); //定位函數的返回值
if A[posi]=empty then A[posi]:=x
else error; //error 即為發生了錯誤,當然這是可以避免的
end;
查找元素是否已經在表中
procere member(x:longint):boolean;
var posi:integer;
begin
posi:=locate(x);
if A[posi]=x then member:=true
else member:=false;
end;
這些就是建立在哈希表上的常用基本運算。

4.1 應用的簡單原則
什麼時候適合應用哈希表呢?如果發現解決這個問題時經常要詢問:"某個元素是否在已知集合中?",也就是需要高效的數據存儲和查找,則使用哈希表是最好不過的了!那麼,在應用哈希表的過程中,值得注意的是什麼呢?
哈希函數的設計很重要。一個不好的哈希函數,就是指造成很多沖突的情況,從前面的例子已經可以看出來,解決沖突會浪費掉大量時間,因此我們的目標就是盡力避免沖突。前面提到,在使用"除余法"的時候,h(k)=k mod p ,p 最好是一個大素數。這就是為了盡力避免沖突。為什麼呢?假設 p=1000 ,則哈希函數分類的標准實際上就變成了按照末三位數分類,這樣最多1000類,沖突會很多。一般地說,如果 p 的約數越多,那麼沖突的幾率就越大。
簡單的證明:假設 p 是一個有較多約數的數,同時在數據中存在 q 滿足 gcd(p,q)=d >1 ,即有 p=a*d , q=b*d, 則有 q mod p= q - p* [q div p] =q - p*[b div a] . ① 其中 [b div a ] 的取值范圍是不會超過 [0,b] 的正整數。也就是說, [b div a] 的值只有 b+1 種可能,而 p 是一個預先確定的數。因此 ① 式的值就只有 b+1 種可能了。這樣,雖然mod 運算之後的余數仍然在 [0,p-1] 內,但是它的取值僅限於 ① 可能取到的那些值。也就是說余數的分布變得不均勻了。容易看出, p 的約數越多,發生這種余數分布不均勻的情況就越頻繁,沖突的幾率越高。而素數的約數是最少的,因此我們選用大素數。記住"素數是我們的得力助手"。
另一方面,一味的追求低沖突率也不好。理論上,是可以設計出一個幾乎完美,幾乎沒有沖突的函數的。然而,這樣做顯然不值得,因為這樣的函數設計很浪費時間而且編碼一定很復雜,與其花費這么大的精力去設計函數,還不如用一個雖然沖突多一些但是編碼簡單的函數。因此,函數還需要易於編碼,即易於實現。
綜上所述,設計一個好的哈希函數是很關鍵的。而"好"的標准,就是較低的沖突率和易於實現。