云南大学软件学院数据结构实验七实验报告——哈希函数建表查表程序

云南大学软件学院数据结构实验报告
（本实验项目方案受“教育部人才培养模式创新实验区（X3108005）”项目资助）实验难度： A □ B □ C □
学期：
任课教师:
实验题目: 实验七查找算法的设计与实现
小组长:
联系电话:
电子邮件:
完成提交时间：年月日
云南大学软件学院2010学年秋季学期
《数据结构实验》成绩考核表
学号：姓名：本人承担角色：课题分析，算法设计，程序编写，后期调试，完成实验报告
综合得分：（满分100分）
指导教师：年月日
（注：此表在难度为C时使用，每个成员一份。

）
（下面的内容由学生填写，格式统一为，字体: 楷体, 行距: 固定行距18，字号: 小
四，个人报告按下面每一项的百分比打分。

难度A满分70分，难度B满分90分）一、【实验构思（Conceive）】(10%)
（本部分应包括：描述实验实现的基本思路，包括所用到的离散数学、工程数学、程序设计、算法等相关知识）
1.数据结构算法的知识：
●表的定义。

●表项的表示。

●表的存储结构。

●哈希表的定义
●哈希函数的构造方法
●哈希表查找处理冲突的办法
2.面向对象的程序设计相关知识：
●C#基本语法知识。

●类的定义，实例化。

●对象的生成调用。

●变量的传递。

二、【实验设计(Design)】(20%)
（本部分应包括：抽象数据类型的功能规格说明、主程序模块、各子程序模块的伪码说明，主程序模块与各子程序模块间的调用关系）
本实验创建了一个类Form类，用于窗口的初始化，控制各控件的属性和动作，构造哈希表的表项，构造哈希表以及哈希表的各项操作
抽象数据类型的功能规格说明：
窗口初始化：private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
存储新的表项按钮：private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
查找目标表项按钮：private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
声明全局哈希查找表：public hashTableNode [] HSTable = new hashTableNode
[1000]; //最多能保存1000个同学的信息
定义结构体数组：public struct hashTableNode
{
public string name; //保存该同学的姓名
public int number; //保存该同学的学号
}
查找空余表项的函数：public int findEmpty(int hashCode)
//利用再哈希法
查找目标表项的函数：public int Search(int hashCode)
//也是利用再哈希法
主程序模块伪代码说明：
声明全局哈希查找表：public hashTableNode [] HSTable = new hashTableNode 退出程序：this.Close（）
三、【实现描述（Implement）】(30%)
（本部分应包括：抽象数据类型具体实现的函数原型说明、关键操作实现的伪码算法、函数设计、函数间的调用关系，关键的程序流程图等，给出关键算法的时间复杂度分析。

）
①抽象数据类型具体实现的函数原型说明：
1、节点类型；
public struct hashTableNode
{
public string name;
public int number;
}
2、Hash算法
public int findEmpty(int hashCode)
{
int index = -1; //初始化索引变量
int divisor = 1000; //初始化取模的除数
while (index == -1) //循环条件
{
index = Math .Abs (hashCode % divisor ); //取模
if (HSTable[index].number != 0) //判断目标表项是否被占用
return index; //返回索引变量
divisor--; //取模除数自减
if (divisor <= 0) //满足除法性质
return -2; //返回错误信息
}
return index; //返回索引
}
②关键操作实现的伪码算法:
中序遍历查找伪代码：
先对已知的哈希值对1000取模，求得的索引搜索后判断目标是否可用，如果可用。

直接返回索引，算法结束。

如果不可用，取模除数自减1，再次进行如上操作，直至目标可用返回索引，或者直至取模除数减至0，提示找不到为止。

③关键的程序流程图：
四、【测试结果（Testing）】(10%)
（本部分应包括：对实验的测试结果，应具体列出每次测试所输入的数据以及输出的数据，并对测试结果进行分析总结）
测试过程：
1.打开程序主界面：
2. 输入数据，建立哈希查找表
假设我们以如下数据为例：
杨扬1120048
王同杰1120078
陈旭1120088
李文婷1120061
张旭阳1120016
马腾辉1120017
由于使用除留余数法生成哈希值，可见，数据之间还是分散的相当开的。

散列存储测试成功！
3.查找测试：
以搜索杨扬，查找杨扬的学号为例，在查找单元的被查找人姓名一栏中填入“杨扬”，点击确定
就会在查询结果中显示目标信息：
与以前输入的一样。

查找单元测试通过！
4. 健壮性测试：
如果在查询菜单里面输入一个未进入名单里的人名：（例：薛岗）
点击查找，返回错误信息
健壮性测试通过！
五、【实验总结】(10%)
（本部分应包括：自己在实验中完成的任务，注意组内的任意一位同学都必须独立完成至少一项接口的实现；对所完成实验的经验总结、心得）
杨扬（20091120048）部分：
工作：算法构思、设计、实现；编写代码、后期调试、完成试验报告。

总结：
①这次实验使我对Hash查找表、Hash搜索算法有了熟练的掌握。

②在设计程序时，摆在我面前有以下几个难题：
首先，如何用C#生成符合一定规则的HashTable？这个问题花了我不少时间，最后通过定义一个结构体数组来避免指针的缺失，解决了此问题。

其次，在生成HashTable之后，如何实现HashTable搜索算法呢？我觉得还是继续使用哈希法推算index，如果不符合要求则继续使用再哈希法，直至达到符合要求的表项或者条件出错退出。

利用哈希法选择index能够很有效的减少堆积，降低平均查找长度，实现快速存取的目的。

③本次试验，有些同学帮助我很多，一起讨论并解决了不少问题，使得程序更佳完善。

一个人不可能面面俱到，这时同学的帮助与合作尤为重要，一定要虚心求教，认真倾听别人的意见，不要认为自己做的东西才是最好的，只有这样才能进步。

六、【项目运作描述（Operate）】(10%)
（本部分应包括：项目的成本效益分析，应用效果等的分析。

）
1.用户使用手册：
操作过程：
1.打开程序主面板;
当用户需要输入某个同学的学号时：
对于用户需要新建的表项，可以在姓名栏中输入用户姓名，学号栏中输入用户学号，然后单击确定键完成一个表项的建立，此时，系统会返回给用户一个存储的索引。

这个索引就是该项在表中存储的逻辑位置。

当用户需要查找某个同学的学号时：
在查找单元格中输入被查找同学的姓名，然后单击确定，系统如果找到，就会在下列菜单中显示目标的详细信息，如果没找到，则会在弹出窗口里显示“找不到”。

综述：
本程序所占空间12 KB，运行所占内存10 MB，运行环境要求也比较低，windows98以上版本的系统就行。

实现此程序用了1个实验课时，以及课下大概3个课时的时间，所用时间也不算太多。

运行此程序可以实现了一个简单的Hash表的构建，新建表项，以及查找表项。

运行界面也比较友好的。

2.运作分析：
①在成本方面有：
培训相关设计营销人员成本。

人力资源的消耗（成员基本工资）。

软件售后服务支持：通信，交通费用。

②在效益方面有：
应用后大大地减少了编码空间的浪费，提高查找算法的运行效率。

有效减少内存堆积。

给我们提供难得的实践机会。

软件使用相关费用。

③应用效果：
可改写成服务器版本，提高服务器的使用效率。

为后续的编程实现奠定了算法基础。

3.用户反馈：
①李通（软件学院09级学生）：程序总体上看来没有大的问题，能比较流畅的完
成我们需要的工作，性能较为稳定。

②刘雪峰（软件学院09级学生）：程序所占用的内存比我想象的少很多，运行环
境要求不高，运行时几乎没有延迟，界面友好。

③江涛（软件学院09级学生）：总体不错，不过也有一些需要注意的问题：打开
程序后若输入姓名或者学号内容为空也摁确定按钮，会导致程序崩溃。

（此BUG我会在后续版本中改进）。