数据结构课程设计-哈希表设计

哈希表是一种高效的数据结构，它通过特定的哈希函数将键（key）映射到一个固定大小的数组中，以此实现快速的插入、查找和删除操作。在本数据结构课程设计中，任务是设计一个哈希表来存储30个人的汉语拼音姓名，要求平均查找长度不超过2。哈希函数采用除留余数法，冲突解决策略是伪随机探测再散列法。 我们需要理解哈希表的基本概念。哈希表由一组槽（bucket）组成，每个槽可以存储一个或多个键值对。哈希函数是将键转化为数组索引的算法，通常目标是让不同的键尽可能均匀地分布在整个数组中，以减少冲突的可能性。在本例中，由于平均查找长度的限制，哈希表的大小可能需要根据30个姓名的特点进行适当选择，以保证大多数查找操作能在两次或更少的比较后找到目标。 除留余数法是一种简单的哈希函数构造方法，它将键的值除以哈希表的大小，然后取余数作为数组的索引。例如，如果姓名拼音的ASCII码之和为1234，而哈希表大小为10，那么哈希值就是1234 % 10。 当两个不同的键通过哈希函数映射到同一个索引时，就会发生冲突。伪随机探测再散列法是一种解决冲突的方法，它在发现冲突时不是简单地寻找下一个空槽，而是按照某种确定的伪随机顺序检查相邻的槽位，直到找到空槽或者找到匹配的键值对。这种方法可以帮助避免链表过长的问题，从而保持较低的查找时间复杂度。 在程序设计中，定义了两个结构体：`NAME`和`HASH`。`NAME`结构体包含姓名的拼音和对应的整数值（即哈希值），而`HASH`结构体除了姓名拼音和哈希值外，还额外存储了查找长度，用于记录每次查找的步数。 `InitNameList()`函数用于初始化姓名列表，将每个姓名的ASCII码相加得到整数，然后将这些信息填充到`NAME`结构体数组中。在实际应用中，这一步骤可以通过用户输入或读取文件来完成。 查找过程会涉及到哈希函数的调用，首先计算目标姓名的哈希值，然后在哈希表中按顺序探测，直到找到匹配项或遍历完所有槽位。在查找过程中，应能识别并处理非法输入，例如非汉语拼音或超过19个字符的姓名。 此外，为了满足平均查找长度不超过2的要求，需要对哈希函数进行优化，确保哈希表的装载因子（已存元素数量 / 哈希表大小）在一个合理的范围内。装载因子过大将导致冲突增多，增加查找长度。在实际实现时，可能需要动态调整哈希表的大小，或者采用其他更复杂的冲突解决策略，如开放寻址法或双重散列。 这个课程设计旨在让学生掌握哈希表的基本原理和实现技巧，包括哈希函数的设计、冲突解决以及性能优化等方面。通过这个项目，学生将能够深入理解数据结构在实际问题中的应用，并提高问题解决能力。