数据结构课程设计------c实现散列表（二次探测再哈希）电话簿（文件存储）

题目二：散列表的设计与实现

2.1问题描述

设计散列表实现电话号码查找系统，使得平均查找长度不超过2

基本要求
（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，以电话号码为关键字建立散列表；
（3）采用一定的方法解决冲突；
（4）查找并显示给定电话号码的记录；

2.2.算法设计与分析

2.2.1设计思路分析
基本思路
1构建哈希表（需要构造一个哈希函数，确定一个合适的处理冲突的方法）
2按照电话号码查找并输出
3将哈希表按序存进文件中
基本思想
1 哈希表是根据关键码而直接进行访问的数据结构，也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表
2给定表M，存在函数f（key），对任意给定的关键子值key，代入函数后能得到包含该关键字的记录在表中的地址，则称表M为哈希表，函数f（key）为哈希函数。
3 二次探测再散列法:若发生冲突，则按照+1²，-1²，+2²，-2²……方式进行探测再散列的方法。

2.2.2设计程序流程图
在这里插入图片描述
进入程序，进行功能选择，选择1进行存入电话号码，构建哈希表，如果存在冲突解决冲突再录入，不存在直接录入信息。选择0查找电话号码，怎么解决冲突，就按相应的方法查找。所有功能执行完后返回，选择0退出程序，程序结束。
2.2.3数据结构定义

typedef struct record				//定义一条记录的结构体
{char Number[20];				char Name[20];char Address[20];
}Record;typedef struct Hash					//定义一个散列表
{Record *data;					//存访多条记录的数组int cnt;						int size;						//数组大小
}*HashTable, HashElem;

2.2.4算法的时间复杂度分析
整个程序的时间复杂度看哈希表在解决冲突时的时间复杂度
解决冲突
最差的时间复杂度O(n),当所有数据被填满时
最好的时间复杂度O(1)没有冲突的时候.

2.3源程序清单

hash.h文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>#define MAXSIZE 50using namespace std;				typedef struct record				//定义一条记录的结构体
{char Number[20];				char Name[20];char Address[20];
}Record;typedef struct Hash					//定义一个散列表
{Record *data;					//存访多条记录的数组int cnt;						int size;						//数组大小
}*HashTable, HashElem;void savenumb(HashTable numbertable, Record record[]);		//存访函数
void findnumb(HashTable numbertable);						//查询函数

function.cpp文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"hash.h"int Czy = 1;
//哈希函数，将电话号码每一位求和 
int GetHashKey(char ar[])
{int len = strlen(ar);						//计算电话号码的长度int key = 0;for (int i = 0; i<len; i++){					key += ar[i] - '0';						//key=总和，数字字符减'0'就是数字}return key%MAXSIZE;//必须取模，否则下标越界		//返回得到的地址
}//冲突处理，二次探测再散列 
int HandleCollision(HashTable table, int key)
{Czy = 1; //从2,3,4,5,....... while (1){Czy++; //从2,3,4,5,....... if (Czy % 2 == 0) {										//偶数和偶数下一个数奇数除二的值相等if (table->data[(key + (Czy / 2)*(Czy / 2)) % MAXSIZE].Name[0] == 0)	//这个位置上没有数据	return (key + (Czy / 2)*(Czy / 2)) % MAXSIZE;						//返回这个位置上的地址}else if (Czy % 2 != 0) {if ((key - (Czy / 2)*(Czy / 2))<0) continue;                             //由于是减法，要注意负数不能取模 if (table->data[(key - (Czy / 2)*(Czy / 2)) % MAXSIZE].Name[0] == 0)	//如果这个位置上没有数据return (key - (Czy / 2)*(Czy / 2)) % MAXSIZE;}}//return -1;
}//构建哈希表 
void CreateHashTable(HashTable &table, Record *record, int n)
{int key;for (int i = 0; i<n; i++){key = GetHashKey(record[i].Number);				//接受每个电话返回来的地址if (table->data[key].Name[0] != 0)				//当这个地址里的名字不为空时，也就是有冲突了key = HandleCollision(table, key);			//进行冲突处理  传冲突的地址//如果不冲突，则进行赋值strcpy(table->data[key].Number, record[i].Number);	strcpy(table->data[key].Name, record[i].Name);strcpy(table->data[key].Address, record[i].Address);}
}//按照电话号码寻找 
int SerchKey(HashTable table, char PhoneNumber[])
{int key = GetHashKey(PhoneNumber);						//得到该元素的最初地址位置if (strcmp(table->data[key].Number, PhoneNumber)){		//如果该位置上的数与给定的数不相等，则考虑冲突寻址for (Czy = 1; Czy < MAXSIZE; Czy++){if (Czy % 2 == 0) {//strcmp（str1，str2）//当str1的字典序大于str2时返回一个一个正数 小于负数，等于0if (!strcmp(PhoneNumber, table->data[(key + (Czy / 2)*(Czy / 2)) % MAXSIZE].Number)){//如果相等则地址就等于冲突处理后的值key = (key + (Czy / 2)*(Czy / 2)) % MAXSIZE;break;}}else if (Czy % 2 != 0) {if ((key - (Czy / 2)*(Czy / 2)) < 0) continue;//由于是减法，要注意负数不能取模			//如果取差后为负数，则不做处理，Czy+1//不是负数，判断值是否与当前地址值相等if (!strcmp(PhoneNumber, table->data[(key - (Czy / 2)*(Czy / 2)) % MAXSIZE].Number)){key = (key - (Czy / 2)*(Czy / 2)) % MAXSIZE;break;}}}}return key;
}
//将哈希表存入文件中 void GoToFile(HashTable table)
{FILE *fp = fopen("Output.txt", "w");				//打开文件Output.txtfor (int i = 0; i <= MAXSIZE; i++)					//遍历整个散列表if (table->data[i].Name[0] != 0)					//如果名字不为空，则写入文件fprintf(fp, "%s %s %s\n", table->data[i].Name, table->data[i].Number, table->data[i].Address);//printf("%s %s %s\n",table->data[i].Name,table->data[i].Number,table->data[i].Address);	fclose(fp);											//关闭文件
}void findnumb(HashTable numbertable){				//查询函数int key = 0;//输入并寻找PhoneNumber（必须存在表中） char PhoneNumber[20];printf("请输入你想找的电话:\n");cin >> PhoneNumber;cout << "给定电话号码为：" << endl << PhoneNumber << endl;key= SerchKey(numbertable, PhoneNumber);if (!strcmp(numbertable->data[key].Number, PhoneNumber)){printf("找到的电话信息为:\n");}else{printf("\n没有该电话号码\n");return;}cout << numbertable->data[key].Name << " " << numbertable->data[key].Number << " " << numbertable->data[key].Address << endl;}void savenumb(HashTable numbertable,Record record[]){			//保存函数int k;//输入数据 组数及 各个数据 //freopen("Data.txt","r",stdin);printf("你想要存入几个人的电话\n");cin >> k;while(k > 10){printf("一次至多只能存放10人\n");printf("请重新输入:\n");cin >> k;}for (int i = 0; i < k; i++){printf("请输入电话\n");cin >> record[i].Number;printf("请输入姓名\n");cin >> record[i].Name;printf("请输入住址\n");cin >> record[i].Address;}//创建哈希表 CreateHashTable(numbertable, record, k);//存入文件中 GoToFile(numbertable);printf("保存成功\n");}

Main.cpp文件

#include"hash.h"
void menu2(){printf("****************************\n");printf("*欢迎使用电话簿(散列表版本)*\n");printf("****** 1存入电话号码 *******\n");printf("****** 2查找电话号码 *******\n");printf("****** 0 退出程序    *******\n");printf("****************************\n");
}void menu(){//定义及初始化 Record record[50];			//定义结构体数组，可以存放50个元素的信息HashElem table;				//散列表结构体变量HashTable numbertable;		//散列表结构体指针numbertable = &table;		//给结构体指针赋初值numbertable->data = (Record*)malloc(sizeof(record[0])*MAXSIZE);memset(numbertable->data, 0, sizeof(record[0])*MAXSIZE);numbertable->size = MAXSIZE;numbertable->cnt = 0;int input;do{menu2();printf("请输入你想要执行的操作\n");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:savenumb(numbertable, record);break;case 2:findnumb(numbertable);break;case 0:printf("再见\n");break;default:printf("你的输入有误请重新输入\n");break;}} while (input);}int main(){menu();system("pause");return 0;
}