Задание
Составить хэш-функцию и проанализировать ее. Разработать на языке программирования высокого уровня программу, которая должна выполнять следующие функции:
создавать хэш-таблицу;
добавлять элементы в хэш-таблицу;
просматривать хэш-таблицу;
искать элементы в хэш-таблице;
удалять элементы из хэш-таблицы.
|
Формат ключа |
Количество сегментов |
Метод хэширования (разрешения коллизий) |
|
AавсВС |
2000 |
Линейное опробование |
Где «а,в,с» – это цифры 0…9; «A,В,С» – это большие буквы латиницы A…Z.
Требования к отчету
Отчет должен содержать:
Исходные задания варианта.
Описание алгоритмов.
Листинг программы.
Скриншоты результатов работы программы.
Ответы на контрольные вопросы.
Выводы о проделанной работе.
Порядок выполнения работы
Экспериментальное исследование проводится следующим образом:
формируются случайным образом ключи заданного формата в количестве, превышающем количество сегментов хэш-таблицы в 2…3 раза;
для каждого сформированного ключа вычисляется хэш-функция, и подсчитывается, сколько раз вычислялся адрес того или иного сегмента хэш-таблицы.
Листинг программы 1. Формирование экспериментальных данных.
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<string>
#include<ctime>
usingnamespace std;
#define b 2000
int h(char*);
int main()
{
char current_key[7]={NULL};
int A[b];
int adress=0;
srand((unsigned)time(0));
for(int i=0;i<b;i++)
A[i]=0;
for(int i=0;i<b*3;i++)
{
for(int j=0;j<6;j++)
{
if((j>0)&&(j<4))
current_key[j]=(char)(rand()%10+48);
else
current_key[j]=(char)(rand()%26+65);
}
adress=h(current_key);
A[adress]++;
}
ofstream os("result.txt");
for(int i=0;i<b;i++)
os<<A[i]<<endl;
os.close();
return 0;
}
int h(char current_key[6])
{
int h=0,sum=0;
for(int i=0;i<6;i++)
sum+=(int)((((int)current_key[i])/(3*(i+1))))*(int)current_key[i];
sum*=sum*2;
sum=sum % 1000000;
h=(int)(sum/100);
do
{
h=h % b;
}
while(h>b);
returnh;
}
Результатом работы этой программы является текстовый файл Result.txt, который содержит столько строк, сколько сегментов в хэш-таблице. Каждая строка содержит число, показывающее, сколько раз вычислялся адрес соответствующего сегмента. На основе данных из этого файла построена диаграмма:
Рисунок 1 –Диаграмма распределения данных
Анализ этой диаграммы показывает, что коллизии распределены достаточно равномерно и хэш-функцию можно считать приемлемой.
Ниже приведена программа, реализующая следующие режимы:
Рандомное генерирование хэш-таблицы на основе заданной хэш-функции(таблица специально сгенерирована так, чтобы оставались промежутки: это даст возможность добавлять в таблицу данные, таблица сохраняется в файле Table.txt)
Добавление элементов
Поиск элементов
Удаление элементов[1]
Листинг программы 2. Работа с хэш – таблицей.
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<string>
#include<windows.h>
#include<ctime>
usingnamespace std;
#define b 2000
string Tab[b];
int adress=0;
int h(char[7]);
void input(char[7]);
void add();
void find();
void del();
void create_table();
void output_in_file();
int main()
{
SetConsoleCP(1251);
SetConsoleOutputCP(1251);
string smth;
for(int i=0;i<b;i++)
{
Tab[i]="";
}
for(;;)
{
system("cls");
cout<<"МЕНЮ"<<endl<<endl<<"1. Рандомноегенерированиехэш-таблицы"<<endl<<"2. Добавление элемента"<<endl<<"3. Поиск элемента"<<endl<<"4. Удаление элемента"<<endl<<"5. Выход из программы"<<endl;
cin>>smth;
if(smth=="1")
create_table();
else
{
if(smth=="2")
add();
else
{
if(smth=="3")
find();
else
{
if(smth=="4")
del();
else
{
if(smth=="5")
exit(0);
else
{
cout<<"Вводить нужно цифру от 1 до 5 включительно!"<<endl;
system("pause");
}
}
}
}
}
}
return 0;
}
int h(char key[7])
{
int h=0,sum=0;
for(int i=0;i<6;i++)
sum+=(int)((((int)key[i])/(3*(i+1))))*(int)key[i];
sum*=sum*2;
sum=sum % 1000000;
h=(int)(sum/100);
do
{
h=h % b;
}
while(h>b-1);
return h;
}
void input(char key[7])
{
bool correct=true;
char smth[256];
do
{
cin>>smth;
if(smth[6]!=NULL)
{
correct=false;
cout<<"Введенные данные некорректны. Введите еще раз:"<<endl;
continue;
}
else
{
for(int i=0;i<7;i++)
key[i]=smth[i];
}
for(int i=0;i<6;i++)
{
if((i>0)&&(i<4))
{
if(((int)key[i]<48)||((int)key[i]>57))
{
correct = false;
cout<<"Введенные данные некорректны. Введите еще раз:"<<endl;
break;
}
}
else
{
if(((int)key[i]<65)||((int)key[i]>90))
{
correct = false;
cout<<"Введенные данные некорректны. Введите еще раз:"<<endl;
break;
}
}
if(i==5)
correct=true;
}
}
while(correct==false);
}
void add()
{
char key[7]={NULL};
bool correct = true;
system("cls");
do
{
if(correct==true)
cout<<"Введитеключформата «AцццAA», где"<<endl<<"«ц» – этоцифра 0…9;"<<endl<<"«A» – этобольшаябуквалатиницы A…Z."<<endl;
input(key);
adress=h(key);
correct=true;
while((Tab[adress]!="")&&(correct==true))
{
if(Tab[adress]==key)
correct=false;
else
adress+=2;
}
if(correct==false)
cout<<"Такое значение уже есть в таблице, введите другое!"<<endl;
}
while(correct==false);
adress=h(key);
do
{
if((Tab[adress]=="")||(Tab[adress]=="deleted"))
{
Tab[adress]=key;
break;
}
else
adress+=2;
}
while(adress<b-1);
if(adress>=b)
cout<<"данные в таблицу добавить нельзя по одной из причин:"<<endl<<" Таблица переполнена"<<endl;
else
{
cout<<"Данные добавлены в таблицу"<<endl<<endl<<"..."<<endl;
for(int i=0;i<11;i++)
{
if(adress-(5-i)<0)
continue;
if(i==5)
cout<<endl<<adress<<" "<<Tab[adress]<<endl<<endl;
else
cout<<adress-(5-i)<<" "<<Tab[adress-(5-i)]<<endl;
}
cout<<"..."<<endl<<endl;
}
output_in_file();
system("pause");
}
void find()
{
char key[7]={NULL};
bool correct = true;
int try_count=0;
system("cls");
cout<<"Введитеключформата «AцццAA», где"<<endl<<"«ц» – этоцифра 0…9;"<<endl<<"«A» – этобольшаябуквалатиницыA…Z."<<endl;
input(key);
adress=h(key);
bool flag=false;
do
{
if(Tab[adress]==key)
{
flag=true;
break;
}
else
{
if(Tab[adress]=="")
break;
else
adress+=2;
}
}
while(adress<b-1);
if(flag==false)
cout<<"Элементненайден"<<endl;
else
{
cout<<"Элементнайден!"<<endl<<endl<<"..."<<endl;
for(int i=0;i<11;i++)
{
if(adress-(5-i)<0)
continue;
if(i==5)
cout<<endl<<adress<<" "<<Tab[adress]<<endl<<endl;
else
cout<<adress-(5-i)<<" "<<Tab[adress-(5-i)]<<endl;
}
cout<<"..."<<endl<<endl;
}
system("pause");
}
void del()
{
char key[7]={NULL};
bool correct = true;
int try_count=0;
system("cls");
cout<<"Введитеключформата «AцццAA», где"<<endl<<"«ц» – этоцифра 0…9;"<<endl<<"«A» – этобольшаябуквалатиницыA…Z."<<endl;
input(key);
adress=h(key);
bool flag=true;
do
{
if(Tab[adress]==key)
{
Tab[adress]="deleted";
break;
}
else
{
if(Tab[adress]=="")
{
flag=false;
break;
}
else
adress+=2;
}
}
while(adress<b-1);
if(adress>=b)
flag=false;
if(flag==false)
cout<<"Элементненайден"<<endl;
else
{
cout<<"Элементудален!"<<endl<<endl<<"..."<<endl;
for(int i=0;i<11;i++)
{
if(adress-(5-i)<0)
continue;
if(i==5)
cout<<endl<<adress<<" "<<Tab[adress]<<endl<<endl;
else
cout<<adress-(5-i)<<" "<<Tab[adress-(5-i)]<<endl;
}
cout<<"..."<<endl<<endl;
}
output_in_file();
system("pause");
}
void create_table()
{
char key[7]={NULL};
int adress=0;
bool correct=true;
srand((unsigned)time(0));
for(int i=0;i<b-100;i++)
{
for(int j=0;j<6;j++)
{
if((j>0)&&(j<4))
key[j]=(char)(rand()%10+48);
else
key[j]=(char)(rand()%26+65);
}
adress=h(key);
if((Tab[adress]=="")||(Tab[adress]=="deleted"))
Tab[adress]=key;
else
continue;
}
output_in_file();
}
void output_in_file()
{
ofstream ofs("Table.txt");
for(int i=0;i<b;i++)
{
ofs<<i<<" "<<Tab[i]<<endl;
}
ofs.close();
}