真题 哈希表查找成功和不成功的算法

哈希表查找不成功怎么计算?
解答:先建好表,然后可以算出每个位置不成功时的比较次数之和,再除以表空间个数!
例如:散列函数为hash(x)=x MOD 13,用线性探测,建立了哈希表之后,如何求查找不成功时的平均查找长度!?
地址: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
关键字: 39 12 28 15 42 44 6 25 - - 36 - 38
成功次数: 1 3 1 2 2 1 1 9 1 1
不成功次数: 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 1 10
查找成功时的平均查找长度:ASL=(1+3+1+2+2+1+1+9+1+1)/10 =2.2
查找不成功时的平均查找长度:ASL=(9+8+7+6+5+4+3+2+1+1+2+1+10)/13=4.54
说明:
第n个位置不成功时的比较次数为:第n个位置到第1个没有数据位置的距离。
至少要查询多少次才能确认没有这个值。
(1) 查询hash(x)=0,至少要查询9次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(2) 查询hash(x)=1,至少要查询8次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(3) 查询hash(x)=2,至少要查询7次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(4) 查询hash(x)=3,至少要查询6次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(5) 查询hash(x)=4,至少要查询5次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(6) 查询hash(x)=5,至少要查询4次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(7) 查询hash(x)=6,至少要查询3次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(8) 查询hash(x)=7,至少要查询2次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(9) 查询hash(x)=8,至少要查询1次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(10)查询hash(x)=9,至少要查询1次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(11)查询hash(x)=10,至少要查询2次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(12)查询hash(x)=11,至少要查询1次遇到表值为空的时候,才能确认查询失败。
(13)查询hash(x)=12,至少要查询10次遇到表值为空(循环查询顺序表)的时候,才能确认查询失败。

下面看下2010年2010年全国硕士研究生入学统一考试计算机科学与技术学科联考计算机学科专业基础综合试题中一个考哈希表的题。
Question1:
将关键字序列(7、8、30、11、18、9、14)散列存储到散列表中。散列表的存储空间是一个下标从0开始的一维数组,散列函数为:H(key) = (keyx3) MOD 7,处理冲突采用线性探测再散列法,要求装填(载)因子为0.7。
(1) 请画出所构造的散列表。
(2) 分别计算等概率情况下查找成功和查找不成功的平均查找长度。
Answer:
(1).装载因子=关键字总数/哈希表的长度。根据题意,可以确定哈希表的长度为 L = 7/0.7 = 10;因此此题需要构建的哈希表是下标为0~9的一维数组。根据散列函数可以得到如下散列函数值表。
Key 7 8 30 11 18 9 14
H(Key) 0 3 6 5 5 6 0
(表1)

采用线性探测再散列法处理冲突,所构造的散列表为:
地址 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
关键字 7 14 8 11 30 18 9
(表2)
下面详细介绍如何构建散列表:
第一个key 7,它的地址是0,因此放到散列表的数组下表为0的位置,这个位置上没有关键字,因此没有冲突可以直接填入;
第二个key 8,它的地址是3,因此放到散列表的数组下表为3的位置,这个位置上没有关键字,因此没有冲突可以直接填入;
第三个key 30,它的地址是6,因此放到散列表的数组下表为6的位置,这个位置上没有关键字,因此没有冲突可以直接填入;
第四个key 11,它的地址是5,因此放到散列表的数组下表为5的位置,这个位置上没有关键字,因此没有冲突可以直接填入;
第五个key 18,它的地址是5,因此放到散列表的数组下表为5的位置,但这个位置上已经有关键字11,遇到了冲突,此时我们根据线性探测再散列法来处理这个冲突,探测下一个位置6, 6这个位置上已经存在关键字30则继续增加步长1,因此现在的新地址应为7,位置7上没有关键字,放入即可,到此冲突已经解决;
第六个key 9,它的地址是6,因此放到散列表的数组下表为6的位置,但这个位置上已经有关键字30,遇到了冲突,探测下一个位置7, 7这个位置上已经存在关键字18则继续增加步长1,因此现在的新地址应为8,位置8上没有关键字,放入即可;
第七个key 14,它的地址是0,因此放到散列表的数组下表为0的位置,但这个位置上已经有关键字7,遇到了冲突,探测下一个位置1, 位置1上没有关键字,放入即可;
到这一步所有关键字均已填入,散列表已经构造完成,如表2所示。

(1)等概率情况下查找成功平均查找长度:
这一问可以根据第一问的构造过程求解:
key7一次就填入了表中,因此查找次数为1,同理8, 30, 11查找次数均为1; key18 进行了3次放入操作,探测位置分别是5,6,7 ,因此查找次数为3;key9也是3次;key14 进行了两次探测,因此查找次数为2。次数表如表3所示
Key: 7 8 30 11 18 9 14
Count: 1 1 1 1 3 3 2
(表3)
所以ASLsuccess= (1+1+1+1+3+3+2)/ 7 = 12/7。

(2)等概率情况下查找不成功的平均查找长度:
看表2,计算查找不成功的次数就直接找关键字到第一个地址上关键字为空的距离即可,但根据哈希函数地址为MOD7,因此初始只可能在06的位置。等概率情况下,查找06位置查找失败的查找次数为:
看地址0,到第一个关键字为空的地址2的距离为3,因此查找不成功的次数为3.
地址1, 到第一个关键为空的地址2的距离为2,因此查找不成功的次数为2.
地址2, 到第一个关键为空的地址2的距离为1,因此查找不成功的次数为1.
地址3,到第一个关键为空的地址4的距离为2,因此查找不成功的次数为2.
地址4,到第一个关键为空的地址4的距离为1,因此查找不成功的次数为1.
地址5,到第一个关键为空的地址2(注意不是地址9,因为初始只可能在0~6之间,因此循环回去)的距离为5,因此查找不成功的次数为5.
地址6,到第一个关键为空的地址2(注意不是地址9,因为初始只可能在0~6之间,因此循环回去)的距离为4,因此查找不成功的次数为4.
因此查找不成功的次数表如下表所示
Key 7 8 30 11 18 9 14
Count 3 2 1 2 1 5 4
(表4)
所以ASLunsuccess= (3+2+1+2+1+5+4)/ 7 = 18/7。
哈希表 链地址法平均查找长度
哈希函数为:H(key)=key mod 11
关键字为:{1 13 12 34 38 33 27 22}
1mod11=1,所以数据1是属于地址1
13mod11=2,所以数据13是属于地址2
12mod11=1,所以数据12也是属于地址1(这个数据是数据1指针的另一个新数据)
34mod11=1,所以数据34是属于地址1(这个数据是数据12指针的另一个新数据)
38mod11=5,所以数据38是属于地址5
33mod11=0,所以数据33是属于地址0
27mod11=5,所以数据27是属于地址5,(这个数据是数据38指针的另一个新数据)
22mod11=0,所以数据22是属于地址0,(这个数据是数据33指针的另一个新数据)
链地址法处理冲突构造所得的哈希表如下:
0 -> 22 -> 33^
1 -> 1 -> 12 -> 34^
2 -> 13^
3^
4^
5 -> 27 -> 38^
6^
7^
8^
9^
10^

查找成功时: ASL=(1×4+2×3+3×1)/8=13/8
其中红色标记为查找次数。也就是说,需查找1次找到的有4个,其它以此类推…

查找不成功时:ASL=(3+4+2+1+1+3+1+1+1+1+1)/11=19/11
以第一个3为例,其对应于0地址位,确定查找不成功需比较3次,其它以此类推….

查找成功=查找次数/数据个数。其中查找次数:就是每个关键字的冲突次数+1(这里认为比较到空结点才算失败)。
查找失败=查找次数/散列后的地址个数。其中查找次数:就是从查找位置开始直到一个位置为空才算失败,所需要的比较次数。这里既不能根据表中元素个数,也不能根据表长计算。其中,散列后的地址个数=散列函数中%后面的数字=不大于散列表表长的最大素数。

散列表表长:(质数又称素数。一个大于1的自然数,除了1和它自身外,不能被其他自然数整除的数叫做质数;否则称为合数。):2,3,5,7,11,13,17,19,23,29…

    原文作者:查找算法
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_34636222/article/details/83619527
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