Szybki sposób na zaimplementowanie słownika w C

Jedną z rzeczy, których brakuje mi podczas pisania programów w C, jest struktura danych słownikowych. Jaki jest najwygodniejszy sposób zaimplementowania go w C? Nie szukam wydajności, ale łatwości kodowania od podstaw. Nie chcę też, żeby był ogólny - wystarczy coś takiego jak string-> int. Ale chcę, aby można było przechowywać dowolną liczbę elementów.

Ma to bardziej służyć jako ćwiczenie. Wiem, że są dostępne biblioteki innych firm, z których można korzystać. Ale pomyśl przez chwilę, że nie istnieją. W takiej sytuacji najszybciej można zaimplementować słownik spełniający powyższe wymagania.

Sekcja 6.6 języka programowania C przedstawia prostą słownikową (z możliwością hashy) strukturę danych. Nie sądzę, żeby użyteczna implementacja słownika mogła być prostsza niż ta. Dla Twojej wygody reprodukuję tutaj kod.

struct nlist { /* table entry: */
    struct nlist *next; /* next entry in chain */
    char *name; /* defined name */
    char *defn; /* replacement text */
};

#define HASHSIZE 101
static struct nlist *hashtab[HASHSIZE]; /* pointer table */

/* hash: form hash value for string s */
unsigned hash(char *s)
{
    unsigned hashval;
    for (hashval = 0; *s != '\0'; s++)
      hashval = *s + 31 * hashval;
    return hashval % HASHSIZE;
}

/* lookup: look for s in hashtab */
struct nlist *lookup(char *s)
{
    struct nlist *np;
    for (np = hashtab[hash(s)]; np != NULL; np = np->next)
        if (strcmp(s, np->name) == 0)
          return np; /* found */
    return NULL; /* not found */
}

char *strdup(char *);
/* install: put (name, defn) in hashtab */
struct nlist *install(char *name, char *defn)
{
    struct nlist *np;
    unsigned hashval;
    if ((np = lookup(name)) == NULL) { /* not found */
        np = (struct nlist *) malloc(sizeof(*np));
        if (np == NULL || (np->name = strdup(name)) == NULL)
          return NULL;
        hashval = hash(name);
        np->next = hashtab[hashval];
        hashtab[hashval] = np;
    } else /* already there */
        free((void *) np->defn); /*free previous defn */
    if ((np->defn = strdup(defn)) == NULL)
       return NULL;
    return np;
}

char *strdup(char *s) /* make a duplicate of s */
{
    char *p;
    p = (char *) malloc(strlen(s)+1); /* +1 for ’\0’ */
    if (p != NULL)
       strcpy(p, s);
    return p;
}

Zwróć uwagę, że jeśli zderzają się skróty dwóch ciągów, może to prowadzić do O(n)czasu wyszukiwania. Możesz zmniejszyć prawdopodobieństwo kolizji, zwiększając wartość HASHSIZE. Pełne omówienie struktury danych można znaleźć w książce.

Najszybszym sposobem byłoby użyć już istniejących implementacji, jak uthash .

A jeśli naprawdę chcesz to samemu zakodować, algorytmy z programu uthashmogą zostać sprawdzone i ponownie użyte. Jest na licencji BSD, więc oprócz wymogu przekazania informacji o prawach autorskich, masz prawie nieograniczone możliwości z nim związane.

Ze względu na łatwość implementacji trudno pokonać naiwne przeszukiwanie tablicy. Oprócz sprawdzania błędów jest to pełna implementacja (nieprzetestowana).

typedef struct dict_entry_s {
    const char *key;
    int value;
} dict_entry_s;

typedef struct dict_s {
    int len;
    int cap;
    dict_entry_s *entry;
} dict_s, *dict_t;

int dict_find_index(dict_t dict, const char *key) {
    for (int i = 0; i < dict->len; i++) {
        if (!strcmp(dict->entry[i], key)) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

int dict_find(dict_t dict, const char *key, int def) {
    int idx = dict_find_index(dict, key);
    return idx == -1 ? def : dict->entry[idx].value;
}

void dict_add(dict_t dict, const char *key, int value) {
   int idx = dict_find_index(dict, key);
   if (idx != -1) {
       dict->entry[idx].value = value;
       return;
   }
   if (dict->len == dict->cap) {
       dict->cap *= 2;
       dict->entry = realloc(dict->entry, dict->cap * sizeof(dict_entry_s));
   }
   dict->entry[dict->len].key = strdup(key);
   dict->entry[dict->len].value = value;
   dict->len++;
}

dict_t dict_new(void) {
    dict_s proto = {0, 10, malloc(10 * sizeof(dict_entry_s))};
    dict_t d = malloc(sizeof(dict_s));
    *d = proto;
    return d;
}

void dict_free(dict_t dict) {
    for (int i = 0; i < dict->len; i++) {
        free(dict->entry[i].key);
    }
    free(dict->entry);
    free(dict);
}

Utwórz prostą funkcję skrótu i ​​kilka połączonych list struktur, w zależności od skrótu, przypisz, do której listy połączonej chcesz wstawić wartość. Użyj skrótu do jego odzyskania.

Jakiś czas temu wykonałem prostą implementację:

...
# zdefiniować K 16 // współczynnik łańcuchowy

struct dict
{
    char * name; / * nazwa klucza * /
    int val; / * wartość * /
    struct dict * next; / * pole linku * /
};

typedef struct dict dict;
dict * table [K];
int zainicjalizowane = 0;


void putval (char *, int);

void init_dict ()
{   
    zainicjalizowane = 1;
    int i;  
    for (i = 0; iname = (char *) malloc (strlen (key_name) +1);
    ptr-> val = sval;
    strcpy (ptr-> nazwa, nazwa_klucza);


    ptr-> next = (struct dict *) table [hsh];
    tabela [hsh] = ptr;

}


int getval (char * key_name)
{   
    int hsh = hash (nazwa_klucza);   
    dict * ptr;
    for (ptr = table [hsh]; ptr! = (dict *) 0;
        ptr = (dict *) ptr-> next)
    if (strcmp (ptr-> name, key_name) == 0)
        return ptr-> val;
    return -1;
}

GLib i gnulib

Są to prawdopodobnie najlepsze zakłady, jeśli nie masz bardziej szczegółowych wymagań, ponieważ są one powszechnie dostępne, przenośne i prawdopodobnie wydajne.

• GLib: https://developer.gnome.org/glib/ przez projekt GNOME. Kilka kontenerów udokumentowanych pod adresem : https://developer.gnome.org/glib/stable/glib-data-types.html, w tym „Hash Tables” i „Balanced Binary Trees”. Licencja: LGPL

• gnulib: https://www.gnu.org/software/gnulib/ przez projekt GNU. Masz na celu skopiowanie i wklejenie źródła do swojego kodu. Kilka kontenerów udokumentowanych pod adresem : https://www.gnu.org/software/gnulib/MODULES.html#ansic_ext_container, w tym „rbtree-list”, „linkedhash-list” i „rbtreehash-list”. Licencja GPL.

Zobacz też: Czy istnieją biblioteki C typu open source ze wspólnymi strukturami danych?

tutaj jest szybkie narzędzie, użyłem go do uzyskania „Matrixa” (wyciągu) z łańcucha. możesz mieć większą tablicę i zmieniać jej wartości w biegu również:

typedef struct  { int** lines; int isDefined; }mat;
mat matA, matB, matC, matD, matE, matF;

/* an auxilary struct to be used in a dictionary */
typedef struct  { char* str; mat *matrix; }stringToMat;

/* creating a 'dictionary' for a mat name to its mat. lower case only! */
stringToMat matCases [] =
{
    { "mat_a", &matA },
    { "mat_b", &matB },
    { "mat_c", &matC },
    { "mat_d", &matD },
    { "mat_e", &matE },
    { "mat_f", &matF },
};

mat* getMat(char * str)
{
    stringToMat* pCase;
    mat * selected = NULL;
    if (str != NULL)
    {
        /* runing on the dictionary to get the mat selected */
        for(pCase = matCases; pCase != matCases + sizeof(matCases) / sizeof(matCases[0]); pCase++ )
        {
            if(!strcmp( pCase->str, str))
                selected = (pCase->matrix);
        }
        if (selected == NULL)
            printf("%s is not a valid matrix name\n", str);
    }
    else
        printf("expected matrix name, got NULL\n");
    return selected;
}

Dziwię się, że nikt nie wspomniał o zestawie bibliotek hsearch / hcreate, który chociaż nie jest dostępny w systemie Windows, ale jest wymagany przez POSIX, a zatem jest dostępny w systemach Linux / GNU.

Link zawiera prosty i kompletny podstawowy przykład, który bardzo dobrze wyjaśnia jego użycie.

Ma nawet wariant bezpieczny dla gwintów, jest łatwy w użyciu i bardzo wydajny.

Hashtable to tradycyjna implementacja prostego „Słownika”. Jeśli nie zależy Ci na szybkości lub rozmiarze, po prostu wygoogluj to . Istnieje wiele bezpłatnych wdrożeń.

oto pierwszy, który widziałem - na pierwszy rzut oka wygląda dobrze. (jest to dość proste. Jeśli naprawdę chcesz, aby zawierała nieograniczoną ilość danych, musisz dodać trochę logiki, aby „ponownie przydzielić” pamięć tabeli w miarę jej wzrostu).

powodzenia!

Kluczem jest haszowanie. Myślę, że użyj do tego tabeli odnośników i klucza haszującego. W Internecie można znaleźć wiele funkcji mieszania.

Najszybszą metodą byłoby użycie drzewa binarnego. Jego najgorszym przypadkiem jest też tylko O ​​(logn).