Сиакод 2 испр

ФГБОУ ВО

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Кафедра ВМиК

Отчет по лабораторной работе №2

«Работа с хеш-таблицей»

по дисциплине

«Структуры и алгоритмы компьютерной обработки данных»

Выполнил:

студент группы МО-217

Шакиров Айдар Рушанович

Проверила:

Канд. техн. наук, доцент

Верхотурова Галина Николаевна

Уфа 2019

Цель:

Целью лабораторной работы является получение навыков работы с хеш-таблицей, содержащей заданную последовательность элементов (ключей).

Задание:

В программу из первой лабораторной работы («Построение хеш-таблицы») добавить следующие функции:

1. Функция генерирования или ввода в интерактивном режиме новых элементов.

2. Функция поиска элементов.

3. Функция добавления нового элемента.

4. Функция удаления элемента.

5. Функция замены элемента.

6. Функция для вывода параметров коэффициента заполнения и среднего числа проб.

Входные данные:

• Table[] – исходная хеш-таблица;

• Size – размерность хеш-таблицы Table[];

• Occupancy – количество элементов в таблице;

• Key1 – первое значение, введенное с клавиатуры;

• key2 – второе значение, введенное с клавиатуры.

Выходные данные:

• Table[] – итоговая хеш-таблица;

• Occupancy – итоговое количество элементов в таблице;

• CoefOccupancy –коэффициент заполнения таблицы;

• AverageCountAttempt – среднее число проб.

Ход работы:

1. Отображаем диалоговый интерфейс для использования функций добавления, поиска, удаления, замены элементов, а также вывода параметров хеш-таблицы и выхода из программы.

while (true)

{

Console.WriteLine("Хеш-таблица:");

hashTable.PrintTable();

Console.WriteLine();

Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Cyan;

Console.WriteLine("Интерактивный режим");

Console.WriteLine("1.Добавить ключ");

Console.WriteLine("2.Найти индекс по ключу");

Console.WriteLine("3.Удалить ключ");

Console.WriteLine("4.Заменить один ключ другим");

Console.WriteLine("5.Вывести параметры");

Console.WriteLine("0.Выход");

Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;

Console.WriteLine();

...

Пользователь вводит соответствующее число, чтобы перейти к соответствующему действию.

В зависимости от действия вводятся 1 или 2 значения поочередно, которые будут переданы выбранной функции для работы с хеш-таблицей.

Console.Write("Выбор режима: ");

var mode = Console.ReadLine();

int key1, key2;

string str;

switch (mode[0]) //читаем первый символ введенного ответа

{

case '1':

Console.WriteLine("1.Свой ключ");

Console.WriteLine("2.Диапазон случайных");

Console.WriteLine();

Console.Write("Выбор режима: ");

mode = Console.ReadLine();

switch (mode[0])

{

case '1':

Console.WriteLine();

Console.Write("Введите ключ = ");

str = Console.ReadLine();

if (!int.TryParse(str, out key1))

break;

if (hashTable.Add(key1))

NumberElements++;

Console.WriteLine("Нажмите любую клавишу, чтобы продолжить");

Console.ReadKey();

break;

case '2': //добавление случайных значений

Console.WriteLine();

Console.Write("Сколько ключей = ");

str = Console.ReadLine();

if (!int.TryParse(str, out key1) || key1 < 0)

break;

var rand = new Random();

for (int i = 0; i < key1; i++)

if (hashTable.Add(rand.Next(10000, 99999)))

NumberElements++;

Console.WriteLine("Нажмите любую клавишу, чтобы продолжить");

Console.ReadKey();

break;

}

break;

case '2':

Console.WriteLine();

Console.Write("Введите ключ = ");

str = Console.ReadLine();

if (!int.TryParse(str, out key1))

break;

hashTable.Find(key1);

Console.WriteLine("Нажмите любую клавишу, чтобы продолжить");

Console.ReadKey();

break;

case '3':

Console.Write("Введите ключ = ");

str = Console.ReadLine();

if (!int.TryParse(str, out key1))

break;

if(hashTable.Remove(key1))

NumberElements--;

Console.WriteLine("Нажмите любую клавишу, чтобы продолжить");

Console.ReadKey();

break;

case '4':

Console.WriteLine();

Console.Write("Введите ключ для замены = ");

str = Console.ReadLine();

if (!int.TryParse(str, out key1))

break;

Console.Write("Введите ключ чем заменить = ");

str = Console.ReadLine();

if (!int.TryParse(str, out key2))

break;

hashTable.Replace(key1,key2);

Console.WriteLine("Нажмите любую клавишу, чтобы продолжить");

Console.ReadKey();

break;

case '5':

Console.WriteLine();

Console.WriteLine("Коэффициент заполнения таблицы = {0:0.000}", hashTable.CoefOccupancy);

Console.WriteLine("Среднее число проб = {0:0.000}", hashTable.AverageCountAttempt);

Console.WriteLine("Нажмите любую клавишу, чтобы продолжить");

Console.ReadKey();

break;

case '0':

return;

default:

break;

}

}

После выполнения какого-либо действия выводится обновленная хеш-таблица и меню диалогового интерфейса.

3. Функция добавления элемента (ключа) в хеш-таблицу.

Получает на вход введенный нами элемент. Возвращает истинность добавления элемента.

Сначала проводит хеширование. Полученный индекс сохраняет как первоначальный индекс.

Запускает бесконечный цикл с параметром i – число проб, начиная с единицы.

Увеличивает число проб.

Затем проверяет равна ли null ячейка по полученному индексу или стоит ли пометка об удалении в соответствующей таблице.

Если да, то заносит по нему наш ключ и снимает пометку (делает равной false) об удалении по этому индексу и прерывает цикл.

Иначе проверяет совпадает ли наш ключ с занятым.

Если совпадает, то прерывает работу функции. Функция возвращает результат false.

Иначе производит новое хеширование в соответствии с методом разрешения коллизий – квадратичных проб. Сохраняет индекс.

Если количество проб превышает количество занятых ячеек в таблице, то завершает выполнение функции с результатом false.

Производит новые итерации цикла.

По окончании цикла увеличивает количество добавленных элементов таблицы и завершает работу функции с результатом true.

public bool Add(int key)

{

var index = this.Hash(key); //Использование хэш-функции

var index0 = index; //первоначальный индекс

for (int i = 1; ; i++) //номер пробы

{

this.IncCountAttempt(); //+1 проба

//если ячейка таблицы свободна или была удалена, то вносим значение элемента

if (Table[index] == null || Deleted[index])

{

Table[index] = key;

Deleted[index] = false;

break;

}

//если занята, то используем метод разрешения коллизий – квадратичные пробы

//index0 хранит значение первой пробы

else

{

if(Table[index] == key)

{

return false;

}

if (this.IsLog)

index = (index0 + (i * i)) % SizeTable;

}

if(i > Occupancy) //если попыток больше количества занятых ячеек, то прекращаем добавление

{

return false;

}

}

return true;

}

6. Функция поиска элемента.

Принимает на вход ключ, а возвращает индекс данного ключа в случае нахождения и возвращает -1 в случае неудачи.

Сначала происходит хеширование ключа, запоминается как первичный индекс.

Запускает бесконечный цикл с параметром i – число проб, начиная с единицы.

Если ячейка по данному индексу пустая, то поиск прекращает работу и возвращает -1.

Иначе по полученному индексу проверяется совпадает ли входной элемент с тем, который находится по индексу и не помечен как удаленный в соответствующей таблице.

Если да, то возвращается индекс.

Иначе происходит разрешение коллизий аналогично функции добавления.

Если количество проб превышает размер таблицы, то возвращается -1.

Производятся новые итерации цикла.

public int Find(int key)

{

var index = this.Hash(key); //Использование хэш-функции

var index0 = index; //первоначальный индекс

for (int i = 1; ; i++) //номер пробы

{

if (Table[index] != null)

{

if (Table[index] == key && !Deleted[index])

{

return index;

}

//если ключ не совпадает или был удален, то используем метод разрешения коллизий – квадратичные пробы

index = (index0 + (i * i)) % SizeTable;

}

//если ячейка свободна, то ключ не найден

else

{

return -1;

}

if (i > SizeTable)

return -1;

}

}

7. Функция удаления элемента из хэш-таблицы.

Она принимает на вход ключ, возвращает истинность успешности операции.

Сначала производит поиск элемента в хеш-таблице с помощью функции поиска элемента. Результат сохраняется.

Если результат не равен -1 (то есть найден), то данный элемент помечаем как удаленный, т. е. в массиве Deleted задаем по данному индексу true.

Возвращаем true.

Иначе возвращаем false.

public bool Remove(int key)

{

var findIndex = Find(key);

if (findIndex != -1)

{

Deleted[findIndex] = true;

return true;

}

return false;

}

8. Функция замены элемента хэш-таблицы.

Функция принимает 2 ключа – заменяемый и замещающий. Возвращает истинность положительного исхода операции.

Удаляем удаляемы элемент с помощью функции удаления.

Если удаление произошло успешно, то добавляем замещающий элемент с помощью функции добавления.

Возвращаем true.

Иначе возвращаем false.

public bool Replace(int source, int destination)

{

if (Remove(source))

{

Add(destination);

}

return false;

}

9. Вывод параметров на экран

Она выводит коэффициент заполнения таблицы и среднее число проб.

Коэффициент заполнения таблицы вычисляется делением количества занятых ячеек таблицы на размер таблицы.

Среднее число проб вычисляется делением количества произведенных проб на количество элементов, которые были добавлены в таблицу.

public double CoefOccupancy { get { return (double)Occupancy / SizeTable; } }

public double AverageCountAttempt { get { return (double)CountAttempt / addedElements; } }

…

Console.WriteLine("Коэффициент заполнения таблицы = {0:0.000}", hashTable.CoefOccupancy);

Console.WriteLine("Среднее число проб = {0:0.000}", hashTable.AverageCountAttempt);

Результат работы программы:

Заключение:

В ходе лабораторной работы была изучена и построена хэш-таблица, использующая метод разрешения коллизий – квадратичные пробы. В ней реализованы методы поиска, добавления, удаления и замены элементов.