/*
 數據結構C語言版 哈希表

*/
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define NULLKEY 0 // 0為無記錄標志
#define N 10  // 數據元素個數
typedef int KeyType;// 設關鍵字域為整型
typedef struct
{
 KeyType key;
 int ord;
}ElemType; // 數據元素類型
// 開放定址哈希表的存儲結構
int hashsize[]={11,19,29,37}; // 哈希表容量遞增表，一個合適的素數序列
int m=0; // 哈希表表長，全局變量
typedef struct
{
 ElemType *elem; // 數據元素存儲基址，動態分配數組
 int count; // 當前數據元素個數
 int sizeindex; // hashsize[sizeindex]為當前容量
}HashTable;
#define SUCCESS 1
#define UNSUCCESS 0
#define DUPLICATE -1
// 構造一個空的哈希表
int InitHashTable(HashTable *H)
{ 
 int i;
 (*H).count=0; // 當前元素個數為0
 (*H).sizeindex=0; // 初始存儲容量為hashsize[0]
 m=hashsize[0];
 (*H).elem=(ElemType*)malloc(m*sizeof(ElemType));
 if(!(*H).elem)
  exit(0); // 存儲分配失敗
 for(i=0;i<m;i++)
  (*H).elem[i].key=NULLKEY; // 未填記錄的標志

 return 1;
}
//  銷毀哈希表H
void DestroyHashTable(HashTable *H)
{
 free((*H).elem);
 (*H).elem=NULL;
 (*H).count=0;
 (*H).sizeindex=0;
}
// 一個簡單的哈希函數(m為表長，全局變量)
unsigned Hash(KeyType K)
{
 return K%m;
}
// 開放定址法處理沖突
void collision(int *p,int d) // 線性探測再散列
{ 
 *p=(*p+d)%m;
}
// 算法9.17
// 在開放定址哈希表H中查找關鍵碼為K的元素,若查找成功,以p指示待查數據
// 元素在表中位置,并返回SUCCESS;否則,以p指示插入位置,并返回UNSUCCESS
// c用以計沖突次數，其初值置零，供建表插入時參考。
int SearchHash(HashTable H,KeyType K,int *p,int *c)
{
 *p=Hash(K); // 求得哈希地址
 while(H.elem[*p].key!=NULLKEY&&!(K == H.elem[*p].key))
 {
  // 該位置中填有記錄．并且關鍵字不相等
  (*c)++;
  if(*c<m)
   collision(p,*c); // 求得下一探查地址p
  else
   break;
 }
 if (K == H.elem[*p].key)
  return SUCCESS; // 查找成功，p返回待查數據元素位置
 else
  return UNSUCCESS; // 查找不成功(H.elem[p].key==NULLKEY)，p返回的是插入位置
}
int InsertHash(HashTable *,ElemType); // 對函數的聲明
// 重建哈希表
void RecreateHashTable(HashTable *H) // 重建哈希表
{
 int i,count=(*H).count;
 ElemType *p,*elem=(ElemType*)malloc(count*sizeof(ElemType));
 p=elem;
 printf("重建哈希表/n");
 for(i=0;i<m;i++) // 保存原有的數據到elem中
  if(((*H).elem+i)->key!=NULLKEY) // 該單元有數據
   *p++=*((*H).elem+i);
 (*H).count=0;
 (*H).sizeindex++; // 增大存儲容量
 m=hashsize[(*H).sizeindex];
 p=(ElemType*)realloc((*H).elem,m*sizeof(ElemType));
 if(!p)
  exit(0); // 存儲分配失敗
 (*H).elem=p;
 for(i=0;i<m;i++)
  (*H).elem[i].key=NULLKEY; // 未填記錄的標志(初始化)
 for(p=elem;p<elem+count;p++) // 將原有的數據按照新的表長插入到重建的哈希表中
  InsertHash(H,*p);
}
// 算法9.18
// 查找不成功時插入數據元素e到開放定址哈希表H中，并返回1；
// 若沖突次數過大，則重建哈希表。
int InsertHash(HashTable *H,ElemType e)
{
 int c,p;
 c=0;
 if(SearchHash(*H,e.key,&p,&c)) // 表中已有與e有相同關鍵字的元素
  return DUPLICATE;
 else if(c<hashsize[(*H).sizeindex]/2) // 沖突次數c未達到上限,(c的閥值可調)
 {
  // 插入e
  (*H).elem[p]=e;
  ++(*H).count;
  return 1;
 }
 else
  RecreateHashTable(H); // 重建哈希表

 return 0;
}
// 按哈希地址的順序遍歷哈希表
void TraverseHash(HashTable H,void(*Vi)(int,ElemType))
{ 
 int i;
 printf("哈希地址0～%d/n",m-1);
 for(i=0;i<m;i++)
  if(H.elem[i].key!=NULLKEY) // 有數據
   Vi(i,H.elem[i]);
}
// 在開放定址哈希表H中查找關鍵碼為K的元素,若查找成功,以p指示待查數據
// 元素在表中位置,并返回SUCCESS;否則,返回UNSUCCESS
int Find(HashTable H,KeyType K,int *p)
{
 int c=0;
 *p=Hash(K); // 求得哈希地址
 while(H.elem[*p].key!=NULLKEY&&!(K == H.elem[*p].key))
 { // 該位置中填有記錄．并且關鍵字不相等
  c++;
  if(c<m)
   collision(p,c); // 求得下一探查地址p
  else
   return UNSUCCESS; // 查找不成功(H.elem[p].key==NULLKEY)
 }
 if (K == H.elem[*p].key)
  return SUCCESS; // 查找成功，p返回待查數據元素位置
 else
  return UNSUCCESS; // 查找不成功(H.elem[p].key==NULLKEY)
}
void print(int p,ElemType r)
{
 printf("address=%d (%d,%d)/n",p,r.key,r.ord);
}
int main()
{
 ElemType r[N] = {
  {17,1},{60,2},{29,3},{38,4},{1,5},
  {2,6},{3,7},{4,8},{60,9},{13,10}
 };
 HashTable h;
 int i, j, p;
 KeyType k;

 InitHashTable(&h);
 for(i=0;i<N-1;i++)
 {
  // 插入前N-1個記錄
  j=InsertHash(&h,r[i]);
  if(j==DUPLICATE)
   printf("表中已有關鍵字為%d的記錄，無法再插入記錄(%d,%d)/n",
    r[i].key,r[i].key,r[i].ord);
 }
 printf("按哈希地址的順序遍歷哈希表:/n");
 TraverseHash(h,print);
 printf("請輸入待查找記錄的關鍵字: ");
 scanf("%d",&k);
 j=Find(h,k,&p);
 if(j==SUCCESS)
  print(p,h.elem[p]);
 else
  printf("沒找到/n");
 j=InsertHash(&h,r[i]); // 插入第N個記錄
 if(j==0) // 重建哈希表
  j=InsertHash(&h,r[i]); // 重建哈希表后重新插入第N個記錄
 printf("按哈希地址的順序遍歷重建后的哈希表:/n");
 TraverseHash(h,print);
 printf("請輸入待查找記錄的關鍵字: ");
 scanf("%d",&k);
 j=Find(h,k,&p);
 if(j==SUCCESS)
  print(p,h.elem[p]);
 else
  printf("沒找到/n");
 DestroyHashTable(&h);

 system("pause");
 return 0;
}
/*
輸出效果：
表中已有關鍵字為60的記錄，無法再插入記錄(60,9)
按哈希地址的順序遍歷哈希表:
哈希地址0～10
address=1 (1,5)
address=2 (2,6)
address=3 (3,7)
address=4 (4,8)
address=5 (60,2)
address=6 (17,1)
address=7 (29,3)
address=8 (38,4)
請輸入待查找記錄的關鍵字: 17
address=6 (17,1)
重建哈希表
按哈希地址的順序遍歷重建后的哈希表:
哈希地址0～18
address=0 (38,4)
address=1 (1,5)
address=2 (2,6)
address=3 (3,7)
address=4 (4,8)
address=6 (60,2)
address=10 (29,3)
address=13 (13,10)
address=17 (17,1)
請輸入待查找記錄的關鍵字: 13
address=13 (13,10)
請按任意鍵繼續. . .
*/