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)：

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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
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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\n",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\n\n",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\n",i,map->table + i);
    }
 
    //printf("capacity address:%d\n",&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\n",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);
}
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#2 得分：0回复于： 2012-05-04 06:19:59
测试hashmap用的例子：

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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\n");
    printf("put(rQqp):%d\n",hashmap_put(map,"rQqp",60));
    printf("put(qprQ):%d\n",hashmap_put(map,"qprQ",60));
 
 
    printf("----------------------------get\n");
    char *t = malloc(sizeof(char) * 10);
    strcpy(t,"a1");
    printf("get(a1):%d\n",hashmap_get(map,t));
 
    printf("get(rQqp):%d\n",hashmap_get(map,"rQqp"));
    printf("get(qpqp):%d\n",hashmap_get(map,"qpqp"));
    printf("get(你1好):%d\n",hashmap_get(map,"你1好"));
    printf("get(你2好):%d\n",hashmap_get(map,"你2好"));
    printf("get(你3好):%d\n",hashmap_get(map,"你3好"));
 
 
    printf("----------------------------remove\n");
    printf("remove(你1好):%d\n",hashmap_remove(map,"你1好"));
    printf("remove(qpqp):%d\n",hashmap_remove(map,"qpqp"));
    printf("\n");
    printf("get(rQqp):%d\n",hashmap_get(map,"rQqp"));
    printf("get(qpqp):%d\n",hashmap_get(map,"qpqp"));
    printf("get(你1好):%d\n",hashmap_get(map,"你1好"));
    printf("get(你2好):%d\n",hashmap_get(map,"你2好"));
    printf("get(你3好):%d\n",hashmap_get(map,"你3好"));
 
    printf("----------------------------keySet\n");
    printf("size:%d\n",map->size);
 
    HashMapSet set;
    for(set = hashmap_keySet(map); set!=NULL; set=set->next)
    {
        printf("%s:%d\n",set->key,hashmap_get(map,set->key));
    }
 
    printf("----------------------------clear\n");
    hashmap_clear(map);
    printf("size:%d\n",map->size);
 
    //HashMapSet set;
    for(set = hashmap_keySet(map); set!=NULL; set=set->next)
    {
        printf("%s:%d\n",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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