Книга: Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное

6.6 Просмотр таблиц

6.6 Просмотр таблиц

В этом параграфе, чтобы проиллюстрировать новые аспекты применения структур, мы напишем ядро пакета программ, осуществляющих вставку элементов в таблицы и их поиск внутри таблиц. Этот пакет - типичный набор программ, с помощью которых работают с таблицами имен в любом макропроцессоре или компиляторе. Рассмотрим, например, инструкцию #define. Когда встречается строка вида

#define IN 1

имя IN и замещающий его текст 1 должны запоминаться в таблице. Если затем имя IN встретится в инструкции, например в

state = IN;

это должно быть заменено на 1.

Существуют две программы, манипулирующие с именами и замещающими их текстами. Это install(s,t), которая записывает имя s и замещающий его текст t в таблицу, где s и t - строки, и lookup(s), осуществляющая поиск s в таблице и возвращающая указатель на место, где имя s было найдено, или NULL, если s в таблице не оказалось.

Алгоритм основан на хэш-поиске: поступающее имя свертывается в неотрицательное число (хэш-код), которое затем используется в качестве индекса в массиве указателей. Каждый элемент этого массива является указателем на начало связанного списка блоков, описывающих имена с данным хэш-кодом. Если элемент массива равен NULL, это значит, что имен с соответствующим хэш-кодом нет.

Блок в списке - это структура, содержащая указатели на имя, на замещающий текст и на следующий блок в списке; значение NULL в указателе на следующий блок означает конец списка.

struct nlist {/* элемент таблицы */
 struct nlist *next; /* указатель на следующий элемент */
 char *name; /* определенное имя */
 char *defn; /* замещающий текст */
};

А вот как записывается определение массива указателей:

#define HASHSIZE 101
static struct nlist *hashtab[HASHSIZE]; /* таблица указателей */

Функция хэширования, используемая в lookup и install, суммирует коды символов в строке и в качестве результата выдаст остаток от деления полученной суммы на размер массива указателей. Это не самая лучшая функция хэширования, но достаточно лаконичная и эффективная.

/* hash: получает хэш-код для строки s */
unsigned hash(char *s)
{
 unsigned hashval;
 for (hashval = 0; *s != ''; s++)
  hashval = *s + 31 * hashval;
 return hashval % HASHSIZE;
}

Беззнаковая арифметика гарантирует, что хэш-код будет неотрицательным.

Хэширование порождает стартовый индекс для массива hashtab; если соответствующая строка в таблице есть, она может быть обнаружена только в списке блоков, на начало которого указывает элемент массива hashtab с этим индексом. Поиск осуществляется с помощью lookup. Если lookup находит элемент с заданной строкой, то возвращает указатель на нее, если не находит, то возвращает NULL.

/* lookup: ищет s */
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; /* нашли */
 return NULL; /* не нашли */
}

В for-цикле функции lookup для просмотра списка используется стандартная конструкция

for (ptr = head; ptr != NULL; ptr = ptr-›next)…

Функция install обращается к lookup, чтобы определить, имеется ли уже вставляемое имя. Если это так, то старое определение будет заменено новым. В противном случае будет образован новый элемент. Если запрос памяти для нового элемента не может быть удовлетворен, функция install выдает NULL.

struct nlist *lookup(char *);
char *strdup(char *);
/* install: заносит имя и текст (name, defn) в таблицу */
struct nlist *install(char *name, char *defn)
{
 struct nlist *np;
 unsigned hashval;
 if ((np = lookup(name)) == NULL) {/* не найден */
  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 /* уже имеется */
  free((void *) np-›defn); /* освобождаем прежний defn */
 if ((np-›defn = strdup(defn)) == NULL)
  return NULL;
 return np;
}

Упражнение 6.5. Напишите функцию undef, удаляющую имя и определение из таблицы, организация которой поддерживается функциями lookup и install.

Упражнение 6.6. Реализуйте простую версию #define-npoцeccopa (без аргументов), которая использовала бы программы этого параграфа и годилась бы для Си-программ. Вам могут помочь программы getch и ungetch.

Оглавление книги