Cで辞書を実装する簡単な方法

Cでプログラムを書いているときに私が見落としているものの1つは、辞書データ構造です。Cで実装する最も便利な方法は何ですか？私はパフォーマンスを求めていませんが、ゼロからコーディングするのは簡単です。汎用的なものにもしたくありません-string-> intのようなもので十分です。ただし、任意の数のアイテムを格納できるようにしたいのですが。

これは演習として意図されています。使用できるサードパーティのライブラリがあることは知っています。しかし、少しの間、それらが存在しないことを考慮してください。このような状況で、上記の要件を満たす辞書を実装する最も速い方法は何ですか。

Cプログラミング言語のセクション6.6 は、単純な辞書（ハッシュテーブル）データ構造を示しています。便利な辞書の実装がこれより簡単になるとは思いません。参考までに、ここにコードを複製します。

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;
}

2つの文字列のハッシュが衝突すると、O(n)ルックアップ時間が発生する可能性があることに注意してください。の値を増やすことで、衝突の可能性を減らすことができますHASHSIZE。データ構造の詳細については、本を参照してください。

最速の方法は次のように、既存の実装を使用することですuthash。

そして、あなたがあれば、実際にコードにしたいことを自分からアルゴリズムuthashを検討して再使用することができます。これはBSDライセンスであるため、著作権に関する通知を伝える必要があることを除けば、これで何ができるかはかなり無制限です。

実装を簡単にするために、単純に配列を検索するのは難しいでしょう。いくつかのエラーチェックを除いて、これは完全な実装です（テストされていません）。

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);
}

ハッシュに応じて、単純なハッシュ関数といくつかの構造のリンクリストを作成し、値を挿入するリンクリストを割り当てます。それを取得するためにもハッシュを使用します。

私はしばらく前に簡単な実装をしました：

...
#define K 16 //連鎖係数

struct dict
{
    char * name; / *キーの名前* /
    int val; / *値* /
    struct dict * next; / *リンクフィールド* /
};

typedef struct dict dict;
dict * table [K];
初期化されたint = 0;


void putval（char *、int）;

void init_dict（）
{   
    初期化済み= 1;
    int i;  
    for（i = 0; iname =（char *）malloc（strlen（key_name）+1）;
    ptr-> val = sval;
    strcpy（ptr-> name、key_name）;


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

}


int getval（char * key_name）
{   
    int hsh = hash（key_name）;   
    dict * ptr;
    for（ptr = table [hsh]; ptr！=（dict *）0;
        ptr =（dict *）ptr-> next）
    if（strcmp（ptr-> name、key_name）== 0）
        ptr-> valを返します。
    -1を返します。
}

GLibとgnulib

これらは広く利用可能で、移植性があり、効率的である可能性が高いため、特定の要件がない場合に最善の策です。

• GLib：https : //developer.gnome.org/glib/（GNOMEプロジェクトによる）。https://developer.gnome.org/glib/stable/glib-data-types.htmlに記載されているいくつかのコンテナ。「ハッシュテーブル」や「バランスバイナリツリー」など。ライセンス：LGPL

• gnulib：GNUプロジェクトによるhttps://www.gnu.org/software/gnulib/ ソースをコピーしてコードに貼り付けることを意図しています。「rbtree-list」、「linkedhash-list」、「rbtreehash-list」を含む、https：//www.gnu.org/software/gnulib/MODULES.html#ansic_ext_containerに記載されているいくつかのコンテナー GPLライセンス。

参照：共通のデータ構造を持つオープンソースのCライブラリはありますか？

ここに簡単な実装があります。文字列から「マトリックス」（構造）を取得するために使用しました。より大きな配列を作成し、実行時にその値を変更することもできます。

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;
}

Windowsでは使用できませんが、POSIXによって義務付けられているため、Linux / GNUシステムで使用できるライブラリのhsearch / hcreateセットについて誰も言及していません。

リンクには、その使用法を非常によく説明するシンプルで完全な基本例があります。

スレッドセーフなバリアントもあり、使いやすく、非常に高性能です。

ハッシュテーブルは、単純な「辞書」の従来の実装です。速度やサイズを気にしない場合は、Googleで検索してください。自由に利用できる実装はたくさんあります。

これが私が最初に見たものです -一見、それは私には大丈夫に見えます。（これはかなり基本的なことです。無制限の量のデータを保持したい場合は、テーブルメモリが大きくなるにつれて、テーブルメモリを「再割り当て」するためのロジックを追加する必要があります。）

幸運を！

ハッシュが鍵です。これにはルックアップテーブルとハッシュキーを使用すると思います。あなたは多くのハッシュ関数をオンラインで見つけることができます。

最も速い方法は、バイナリツリーを使用することです。最悪のケースもO（logn）のみです。