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  • m2014-c->c模拟java的hashmap容器类

    转自：http://bbs.csdn.net/topics/390034346

    在java中像ArrayList,HashMap都是现成的，在java.util包中，用的时候直接import java.util.*就行了。

    前几天写了一c版的ArrayList,同时欢迎大家指出问题：
    http://topic.csdn.net/u/20120429/18/4ab4bc02-2496-4d3c-8151-1cbe51e6fe9d.html?seed=425415324&r=78416084

    今天有空，也为了练习一下c，我就参照着jdk中的HashMap源码，写了一个c版的HashMap，这个HashMap多少有点泛型的特征<E>。

    关于这个HashMap，现在有一个困惑，在hashmap_remove()中,要不要在返回前free()?
    直接上代码，接受大家的检阅(欢迎大家指出问题)：

    hashmap.h
    C/C++ code
     
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    #ifndef HASHMAP_H_INCLUDED
    #define HASHMAP_H_INCLUDED
     
    //HashMap中的链表
    typedef struct _entry
    {
        int hash;
        void *key;
        void *value;
        struct _entry *next; //单向链表
     
    } *Entry;
     
    //主要用于hashmap_keySet()
    typedef struct _hashmapset
    {
        void *key;
        struct _hashmapset *next;
     
    } *HashMapSet;
     
    //hashmap 结构
    typedef struct _hashmap
    {
        int K_E; //类似java中的泛型
        int V_E; //类似java中的泛型
        int size;
        int capacity; //当前容量
        int threshold; //门槛
        float factor; //扩展因子,当空间不够用时
        Entry table;
     
    } *HashMap;
     
    #ifndef E_H_INCLUDED
    #define E_H_INCLUDED
    enum E{E_STRING,E_INT,E_OBJECT}; //枚举类型
    #endif // E_H_INCLUDED
     
    void *hashmap_init(int k,int v); //初始化
     
    void *hashmap_put(HashMap this,void *k,void *v); //在此映射中关联指定值与指定键。
     
    void *hashmap_get(HashMap this,void *k); //返回指定键在此标识哈希映射中所映射的值，如果对于此键来说，映射不包含任何映射关系，则返回 null
     
    void *hashmap_remove(HashMap this,void *k); //如果此映射中存在该键的映射关系，则将其删除。
     
    HashMapSet hashmap_keySet(HashMap this); //返回此映射中所包含的键的 set 视图。
     
    void hashmap_clear(HashMap this); //从此映射中移除所有映射关系。
     
    void hashmap_free(HashMap this); //释放内存
     
     
    #endif // HASHMAP_H_INCLUDED

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    #1 得分：0回复于： 2012-05-04 06:17:58
    hashmap.c
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    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include "hashmap.h"
     
    //参考了java的HashMap.java中的hash算法
    static int hash(int h)
    {
        /*
        //java
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
        */
     
        unsigned int x = h; //由于要无符号右移,左边补0
        x ^= (x >> 20) ^ (x >> 12);
        return x ^ (x >> 7) ^ (x >> 4);
     
    }
     
    //参考了java的HashMap.java中的indexFor()
    static int indexFor(int h, int length)
    {
        return h & (length-1);
    }
     
    //字符串的hashcode,改写java的String.hashCode();
    static int stringHashCode(char *pStr)
    {
        int size = strlen(pStr);
     
        if(size == 0)
        {
            return 0;
        }
        else
        {
            int i,h=0;
            for(i=0; i<size; i++)
            {
                h = 31 * h + *pStr;
                pStr++;
            }
     
            return h;
        }
    }
     
     
    //扩大容量
    static void resize(HashMap this,int newCapacity)
    {
        //printf("resize 前, capacity:%d,threshold:%d ",this->capacity,this->threshold);
     
        int oldCapacity = this->capacity;
     
        Entry newTable = malloc(sizeof(struct _entry) * newCapacity);
     
        //初始化为NULL;
        int i;
        for(i=0; i<newCapacity; i++)
        {
            (newTable + i)->next = NULL;
        }
     
        //由src指向地址为起始地址的连续n个字节的数据复制到以dest指向地址为起始地址的空间内。
        //由于hash表的容量扩大,indexFor(int hash,int length)由于length改变,返回值也将改变,所以此处不能简单的使用memcpy
        //memcpy(newTable,this->table,sizeof(struct _entry) * oldCapacity);
     
        //重新确定新的位置indexFor(....)
        //以下实现参照java的HashMap.java中的void transfer(Entry[] newTable)部分
        int m,n;
        for(m=0; m<oldCapacity; m++)
        {
            Entry e = (this->table + m)->next;
     
            if(e!=NULL)
            {
                do
                {
                    Entry next = e->next;
     
                    n = indexFor(e->hash,newCapacity);
     
                    e->next = (newTable + n)->next;
     
                    (newTable + n)->next = e;
     
                    e = next;
                }
                while(e!=NULL);
            }
        }
     
        this->table = newTable;
        this->capacity = newCapacity;
        this->threshold = (int)(newCapacity * this->factor);
     
        //printf("resize 后, capacity:%d,threshold:%d ",this->capacity,this->threshold);
    }
     
    //添加一个结点到链表中
    static void addEntry(HashMap this,void *k,void *v,int hashCode,int i)
    {
        Entry e = this->table + i; //先定位到一个链表的head 结点
     
        //添加到链表中
        do
        {
            if(e->next == NULL)
            {
                //新的结点
                Entry item = malloc(sizeof(struct _entry));
                item->hash = hashCode;
                item->key = k;
                item->value = v;
                item->next = NULL;
     
                e->next = item; //加入链表中
     
                break;
            }
        }
        while((e = e->next) != NULL);
     
        this->size++; //size + 1
     
        if (this->size >= this->threshold)
        {
            resize(this,2 * this->size); //扩大一倍容量
        }
    }
     
     
     
    //初始化
    void *hashmap_init(int k_e,int v_e)
    {
        HashMap map = malloc(sizeof(struct _hashmap));
        map->K_E = k_e;
        map->V_E = v_e;
        map->size = 0;
        map->capacity = 16;
        map->factor = 0.75f;
        map->threshold = (int)(map->capacity * map->factor);
     
        map->table = malloc(sizeof(struct _entry) * map->capacity);
     
        //初始化为NULL
        int i;
        int capacity = map->capacity;
        for(i=0; i<capacity; i++)
        {
            (map->table+i)->next = NULL; //初始化
     
            //printf("init %d address:%d ",i,map->table + i);
        }
     
        //printf("capacity address:%d ",&map->capacity);
     
        return map;
    }
     
    //在此映射中关联指定值与指定键。
    void *hashmap_put(HashMap this,void *k,void *v)
    {
        int hashCode;
        if(this->K_E == E_STRING)
        {
            hashCode = hash(stringHashCode(k));
     
            //printf("-----------%s:%d ",k,hashCode);
        }
        else if(this->K_E == E_INT)
        {
            hashCode = hash(k);
        }
        else
        {
            hashCode = hash(k);
        }
     
        int i = indexFor(hashCode,this->capacity);
        Entry e;
     
        if(this->K_E == E_STRING || this->K_E == E_INT)
        {
            for(e = this->table + i,e=e->next; e!=NULL; e=e->next)
            {
                if((e->hash == hashCode) && (e->key == k || strcmp(e->key,k) == 0))
                {
                    void *oldValue = e->value; //取原来的旧的值
                    e->value = v; //设置新值
     
                    return oldValue; //返回旧值
                }
            }
        }
        else
        {
            //这里不太完善,有待改进
            for(e = this->table + i,e=e->next; e!=NULL; e=e->next)
            {
                if((e->hash == hashCode) && e->key == k)
                {
                    void *oldValue = e->value; //取原来的旧的值
                    e->value = v; //设置新值
     
                    return oldValue; //返回旧值
                }
            }
        }
     
        //新的
        addEntry(this,k,v,hashCode,i);
        return NULL;
    }
     
     
    //返回指定键在此标识哈希映射中所映射的值，如果对于此键来说，映射不包含任何映射关系，则返回 null。
    void *hashmap_get(HashMap this,void *k)
    {
        int hashCode;
     
        if(this->K_E == E_STRING)
        {
            hashCode = hash(stringHashCode(k));
        }
        else if(this->K_E == E_INT)
        {
            hashCode = hash(k);
        }
        else
        {
            hashCode = hash(k);
        }
     
        int i = indexFor(hashCode,this->capacity);
        Entry e;
     
        if(this->K_E == E_STRING || this->K_E == E_INT)
        {
            for(e=this->table + i,e=e->next; e!=NULL; e=e->next)
            {
                if(e->hash == hashCode && (e->key == k || strcmp(e->key,k) == 0))
                {
                    return e->value;
                }
            }
     
            return NULL;
        }
        else
        {
            //这里不太完善,有待改进
            for(e=this->table + i,e=e->next; e!=NULL; e=e->next)
            {
                if(e->hash == hashCode && e->key == k)
                {
                    return e->value;
                }
            }
     
            return NULL;
        }
     
        return NULL;
     
    }
     
     
    //如果此映射中存在该键的映射关系，则将其删除。
    //注意在返回处理完成后,free();
    void *hashmap_remove(HashMap this,void *k)
    {
        int hashCode;
     
        if(this->K_E == E_STRING)
        {
            hashCode = hash(stringHashCode(k));
        }
        else if(this->K_E == E_INT)
        {
            hashCode = hash(k);
        }
        else
        {
            hashCode = hash(k);
        }
     
        int i = indexFor(hashCode,this->capacity);
        Entry e;
        Entry preE=NULL; //上一个
     
        for(e=this->table+i,preE=e,e=e->next; e!=NULL; preE=e,e=e->next)
        {
            if(e->hash == hashCode && (e->key == k || strcmp(e->key,k) == 0))
            {
                if(e->next == NULL)
                {
                    preE->next = NULL;
                }
                else
                {
                    preE->next = e->next;  //将此结点删除
                }
     
                e->next = NULL; //设置为NULL
     
                this->size--; //size - 1
     
                //free(e); //这里释放内存后,为什么下面还能正常返回值?
     
                return e->value;
            }
        }
     
        return NULL;
    }
     
    //返回此映射中所包含的键的 set 视图
    //注意在返回处理完成后,free();
    HashMapSet hashmap_keySet(HashMap this)
    {
        int size = this->size;
     
        if(size == 0)
        {
            return NULL;
        }
        else
        {
            HashMapSet set = malloc(sizeof(struct _hashmapset));
            set->key = NULL;
            set->next = NULL;
     
            int i;
            Entry e;
            HashMapSet preSet = set; //上一个Set
     
            int capacity = this->capacity;
            for(i=0; i<capacity; i++)
            {
                for(e = this->table + i,e=e->next; e!=NULL; e=e->next)
                {
                    if(preSet->key == NULL)
                    {
                        //第一次赋值
                        preSet->key = e->key;
                        preSet->next = NULL;
                    }
                    else
                    {
                        //添加一个新结点
                        HashMapSet item = malloc(sizeof(struct _hashmapset));
                        item->key = e->key;
                        item->next = NULL;
     
                        preSet->next = item;
     
                        preSet = item; //
                    }
                }
            }
     
            return set;
        }
    }
     
     
    //从此映射中移除所有映射关系。
    void hashmap_clear(HashMap this)
    {
        int capacity = this->capacity;
        int i;
        Entry e,item;
        for(i=0; i<capacity; i++)
        {
            for(e = this->table + i,e=e->next; e!=NULL; item = e,e=e->next,free(item))
            {
            }
     
            (this->table + i)->next = NULL; //重置为NULL
        }
     
        //free(this->table);
     
        this->size = 0;
    }
     
     
    //释放内存
    void hashmap_free(HashMap this)
    {
        int capacity = this->capacity;
        Entry e,item;
        int i;
        for(i=0; i<capacity; i++)
        {
            for(e=this->table + i, e=e->next; e!=NULL; item=e,e=e->next,free(item))
            {
            }
        }
     
        this->capacity = 0;
        this->size = 0;
     
        free(this->table);
        free(this);
    }
    CSDN投诉事项说明
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    #2 得分：0回复于： 2012-05-04 06:19:59
    测试hashmap用的例子：

    main.c
    C/C++ code
     
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    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include "hashmap.h"
     
    typedef struct object
    {
        char *name;
        int age;
    } *Object;
     
    int main()
    {
        //初始化
        HashMap map = hashmap_init(E_STRING,E_INT);
     
        //检查hash碰撞,比如 'rQ' 和 'qp' 的 hashcode 一样
        hashmap_put(map,"rQ",1);
        hashmap_put(map,"qp",2);
     
        hashmap_put(map,"a1",1);
        hashmap_put(map,"a2",2);
        hashmap_put(map,"a3",3);
     
        hashmap_put(map,"b1",1);
        hashmap_put(map,"b2",2);
        hashmap_put(map,"b3",3);
        hashmap_put(map,"b4",4);
        hashmap_put(map,"b5",5);
        hashmap_put(map,"b6",6);
        hashmap_put(map,"b7",7);
        hashmap_put(map,"b8",8);
        hashmap_put(map,"b9",9);
     
        char *p = malloc(sizeof(char) * 10);
        strcpy(p,"a1");
        hashmap_put(map,p,1);
     
        hashmap_put(map,"rQrQ",5);
        hashmap_put(map,"rQqp",6);
        hashmap_put(map,"qprQ",7);
        hashmap_put(map,"qpqp",8);
     
        hashmap_put(map,"你1好",11);
        hashmap_put(map,"你2好",12);
        hashmap_put(map,"你3好",13);
     
     
        printf("----------------------------put ");
        printf("put(rQqp):%d ",hashmap_put(map,"rQqp",60));
        printf("put(qprQ):%d ",hashmap_put(map,"qprQ",60));
     
     
        printf("----------------------------get ");
        char *t = malloc(sizeof(char) * 10);
        strcpy(t,"a1");
        printf("get(a1):%d ",hashmap_get(map,t));
     
        printf("get(rQqp):%d ",hashmap_get(map,"rQqp"));
        printf("get(qpqp):%d ",hashmap_get(map,"qpqp"));
        printf("get(你1好):%d ",hashmap_get(map,"你1好"));
        printf("get(你2好):%d ",hashmap_get(map,"你2好"));
        printf("get(你3好):%d ",hashmap_get(map,"你3好"));
     
     
        printf("----------------------------remove ");
        printf("remove(你1好):%d ",hashmap_remove(map,"你1好"));
        printf("remove(qpqp):%d ",hashmap_remove(map,"qpqp"));
        printf(" ");
        printf("get(rQqp):%d ",hashmap_get(map,"rQqp"));
        printf("get(qpqp):%d ",hashmap_get(map,"qpqp"));
        printf("get(你1好):%d ",hashmap_get(map,"你1好"));
        printf("get(你2好):%d ",hashmap_get(map,"你2好"));
        printf("get(你3好):%d ",hashmap_get(map,"你3好"));
     
        printf("----------------------------keySet ");
        printf("size:%d ",map->size);
     
        HashMapSet set;
        for(set = hashmap_keySet(map); set!=NULL; set=set->next)
        {
            printf("%s:%d ",set->key,hashmap_get(map,set->key));
        }
     
        printf("----------------------------clear ");
        hashmap_clear(map);
        printf("size:%d ",map->size);
     
        //HashMapSet set;
        for(set = hashmap_keySet(map); set!=NULL; set=set->next)
        {
            printf("%s:%d ",set->key,hashmap_get(map,set->key));
        }
     
     
        return 0;
    }
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    #3 得分：10回复于： 2012-05-04 16:13:01
    感谢分享.
     
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    #4 得分：10回复于： 2012-05-04 19:06:12
    刚学完c(谭浩强版那本书)，正学java中的白菜，看到Lz如此，我觉得，我连c的皮毛都没学到。帮忙顶了，感谢LZ分享，但是，我以后也会写出这般代码的！鼓励自己一下。哈，谢谢lz分享。
     
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    #5 得分：0回复于： 2012-05-05 05:40:50
    今天早上测试 hashmap的key = 0(NULL)的时候，发现hashmap_keySet()函数有一个问题：

    修改后的hashmap_keySet()如下：

    C/C++ code
     
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    //返回此映射中所包含的键的 set 视图
    //注意在调用该函数的代码段中，处理完HashMapSet后，要free(HashMapSet);
    HashMapSet hashmap_keySet(HashMap this)
    {
        //head 结点
        HashMapSet set = malloc(sizeof(struct _hashmapset));
        set->key = NULL;
        set->next = NULL;
     
        int i;
        Entry e;
        HashMapSet preSet = set; //上一个Set
     
        int capacity = this->capacity;
        for(i=0; i<capacity; i++)
        {
            for(e = this->table + i,e=e->next; e!=NULL; e=e->next)
            {
                //添加一个新结点
                HashMapSet item = malloc(sizeof(struct _hashmapset));
                item->key = e->key;
                item->next = NULL;
     
                preSet->next = item;
     
                preSet = item; //
            }
        }
     
        return set->next;
    }
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