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哈希映射是一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查找的方式，通過(guò)將數(shù)據(jù)映射到數(shù)組中的位置來(lái)快速查找和操作數(shù)據(jù)，哈希映射在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)庫(kù)、文件系統(tǒng)、緩存等。Linux內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)的哈希映射是一種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，本文將介紹Linux哈希映射的實(shí)現(xiàn)方法。
一、哈希表的基本原理
哈希表是一種基于哈希函數(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它通過(guò)將一個(gè)數(shù)據(jù)映射到數(shù)組中的位置來(lái)進(jìn)行快速的查找和操作數(shù)據(jù)。哈希函數(shù)將不同輸入映射到不同的輸出，因此，不同的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)哈希函數(shù)映射得到的位置不同，當(dāng)我們查找數(shù)據(jù)時(shí)，就可以根據(jù)哈希函數(shù)計(jì)算出該數(shù)據(jù)所在的位置，并直接讀取該位置的數(shù)據(jù)，因此，哈希表的查找效率非常高。
實(shí)現(xiàn)哈希表需要解決兩個(gè)問(wèn)題：哈希函數(shù)的設(shè)計(jì)和哈希沖突的解決。哈希函數(shù)的設(shè)計(jì)決定了數(shù)據(jù)如何映射到數(shù)組中的位置，同時(shí)也決定了哈希表的性能。哈希沖突是指不同的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)哈希函數(shù)得到的數(shù)組下標(biāo)相同，此時(shí)需要用一種方法來(lái)解決這種沖突，常見(jiàn)的方法包括鏈?zhǔn)椒ā㈤_(kāi)放地址法等。
二、Linux哈希映射的實(shí)現(xiàn)方法
Linux內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)的哈希映射是一種高效的哈希表，它采用了基于鏈表的解決哈希沖突的方式，可以在短時(shí)間內(nèi)高效地完成數(shù)據(jù)查找、添加、刪除等操作，是Linux內(nèi)核中一種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
1. 哈希鍵和哈希表的定義
在Linux哈希映射中，每一個(gè)被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)項(xiàng)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的鍵值，被稱(chēng)作哈希鍵。哈希鍵是一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)，通過(guò)哈希函數(shù)映射到哈希表中的一個(gè)位置。哈希表可以看作是一個(gè)由桶(bucket)構(gòu)成的數(shù)組，每個(gè)桶都是一條指向哈希鍵相同的數(shù)據(jù)項(xiàng)的鏈表。
哈希表的定義如下：
“`c
struct hlist_head {
struct hlist_node *first;
};
struct hlist_node {
struct hlist_node *next, **pprev;
};
struct hlist_nulls_head {
struct hlist_nulls_node *first;
};
struct hlist_nulls_node {
struct hlist_nulls_node *next, **pprev;
};
struct hlist_head *htable;
“`
其中，`struct hlist_head`結(jié)構(gòu)體表示哈希表中的一個(gè)桶，`first`成員表示該桶的頭節(jié)點(diǎn)；`struct hlist_node`結(jié)構(gòu)體表示哈希表中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，`next`成員表示該節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，`pprev`成員表示該節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的`next`成員；`struct hlist_nulls_head`結(jié)構(gòu)體和`struct hlist_nulls_node`結(jié)構(gòu)體是帶有啞節(jié)點(diǎn)(dummy node)的哈希列表，啞節(jié)點(diǎn)不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)，僅作為頭節(jié)點(diǎn)存在。
2. 哈希函數(shù)的設(shè)計(jì)
哈希函數(shù)是將哈希鍵映射到哈希表中的桶的位置的核心算法，我們需要選擇一種高效的哈希函數(shù)，使得不同的哈希鍵可以均勻地分布到哈希表中的各個(gè)桶中，從而避免哈希沖突的發(fā)生。
在Linux哈希映射中，哈希函數(shù)的實(shí)現(xiàn)使用了一種叫做MurmurHash的哈希算法。MurmurHash是一種高效的非加密哈希算法，哈希函數(shù)的設(shè)計(jì)如下：
“`c
static inline unsigned int hash_32(unsigned int val, unsigned int bits)
{
/* On some cpus multiply is faster, on others gcc will do shifts */
unsigned int hash = val * GOLDEN_RATIO_PRIME_32;
/* High bits are more random, so use them. */
return hash >> (32 – bits);
}
static inline unsigned int __hashfunc(unsigned int key, unsigned int bits)
{
return hash_32(key, bits);
}
“`
哈希函數(shù)使用了一個(gè)稱(chēng)為黃金比例`GOLDEN_RATIO_PRIME_32`的值進(jìn)行乘法運(yùn)算，并將結(jié)果右移一些位數(shù)，得出哈希表中的桶位置，`bits`參數(shù)指定了哈希表的大小，一般就是哈希表中桶的數(shù)量。
3. 哈希表的操作
Linux哈希映射提供了一系列函數(shù)來(lái)操作哈希表，主要包括以下幾個(gè)函數(shù)：
（1）`hlist_head *hlist_nulls_init(hlist_head *head);`
該函數(shù)初始化一個(gè)帶有啞節(jié)點(diǎn)的哈希列表，返回該列表的頭節(jié)點(diǎn)指針。
（2）`void hlist_nulls_add_head(hlist_node *node, hlist_nulls_head *head);`
該函數(shù)向一個(gè)帶有啞節(jié)點(diǎn)的哈希列表添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)，添加的節(jié)點(diǎn)成為該哈希列表的頭節(jié)點(diǎn)。
（3）`void hlist_nulls_del(hlist_node *node);`
該函數(shù)刪除一個(gè)帶有啞節(jié)點(diǎn)的哈希列表中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
（4）`void hash_init(struct htable *ht);`
該函數(shù)初始化一個(gè)哈希表。
（5）`void hash_add(struct htable *ht, struct hnode *node, unsigned long key);`
該函數(shù)向一個(gè)哈希表添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中`node`參數(shù)為節(jié)點(diǎn)指針，`key`參數(shù)為該節(jié)點(diǎn)的哈希鍵。
（6）`void hash_del(struct htable *ht, struct hnode *node);`
該函數(shù)從一個(gè)哈希表中刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
（7）`struct hnode *hash_find(struct htable *ht, unsigned long key);`
該函數(shù)在一個(gè)哈希表中查找一個(gè)指定哈希鍵的節(jié)點(diǎn)。
4. 使用方法
使用Linux哈希映射實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)很簡(jiǎn)單，只需要遵循以下幾個(gè)步驟即可：
（1）定義一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
“`c
struct my_data {
unsigned int key;
int value;
struct hnode node;
};
“`
（2）初始化一個(gè)哈希表
“`c
struct htable my_table;
hash_init(&my_table);
“`
（3）向哈希表中添加數(shù)據(jù)
“`c
struct my_data *data;
data = (struct my_data *)malloc(sizeof(struct my_data));
data->key = 100;
data->value = 200;
hash_add(&my_table, &data->node, data->key);
“`
（4）從哈希表中查找數(shù)據(jù)
“`c
struct my_data *data;
struct hnode *node;
node = hash_find(&my_table, 100);
if (node) {
data = contner_of(node, struct my_data, node);
printf(“value = %d\n”, data->value);
}
“`
（5）從哈希表中刪除數(shù)據(jù)
“`c
struct hnode *node;
node = hash_find(&my_table, 100);
if (node) {
hash_del(&my_table, node);
free(contner_of(node, struct my_data, node));
}
“`
哈希映射是一種高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查找方式，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，Linux哈希映射是一種基于鏈表解決哈希沖突的高效哈希表實(shí)現(xiàn)，具有簡(jiǎn)單、快速、靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以用于各種大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查找的場(chǎng)景中。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要選擇合適的哈希函數(shù)來(lái)達(dá)到高效的哈希映射效果。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- java與C#的區(qū)別在哪里？
- 大數(shù)據(jù)怎么樣需要學(xué)習(xí)什么知識(shí)？
java與C#的區(qū)別在哪里？
java與c#的區(qū)別如下：
1.c#中的命名空間是namespace類(lèi)似于Java中的package（包），在Java中導(dǎo)入包用import而c#中用using。
2.c#和Java都是從main函數(shù)入口的，但是c#中的main函數(shù)的首字母必須大寫(xiě)，它有四種寫(xiě)法如下：
static void Main(string args){}
static int Main(string args){}
static void Main(){}
static void Main(){}
而Java中只有一種形式：static void main(String args){}
3．?dāng)?shù)據(jù)類(lèi)型：Java跟c#基本都差不多，但是Java的String類(lèi)型的首字母必須大寫(xiě)，而c#中可以小寫(xiě)也可以大寫(xiě)，還有布爾型，Java中是boolean，c#中是bool。
4．變量的命名：Java中可以用$符號(hào)，而c#中不可以使用。
5．注釋?zhuān)篔ava比c#少一種“///”的文檔注釋。
6．輸出：c#有三種方式輸出：Cosole.WriteLine(); Cosole.WriteLine(要輸出的值); Cosole.WriteLine(“格式字符串”，變量列表); 前兩種的用法與Java中的System.out.println()方法的用法相同，第三種方式是根據(jù)占位符輸出的，比Java更方便了。
7．控制流語(yǔ)句：c#跟Java類(lèi)似,還有c#中的switch如果case后面有內(nèi)容必須要有break;Java可以沒(méi)有break；
8．?dāng)?shù)組：兩種語(yǔ)言的聲明都是用new關(guān)鍵字的。都可以在創(chuàng)建數(shù)組的同時(shí)初始化如：int a={1,2,3,5,5};但是c#比Java多兩種初始化如：int a=new int{1,2,3}; int a=new int{1,2,3};
9．方法中傳遞的參數(shù)：兩種語(yǔ)言都使用值傳遞與引用傳遞。
C#的引用傳遞的關(guān)鍵字是ref與out，ref側(cè)重于修改，out側(cè)重于輸出。而Java中都以傳值方式;
10．訪(fǎng)問(wèn)修飾符：C#中的訪(fǎng)問(wèn)修飾符與Java中的基本對(duì)應(yīng)，但多出了一個(gè)internal。簡(jiǎn)而言之，C#有5種類(lèi)型的可訪(fǎng)問(wèn)性，如下所示：
public：成員可以從任何代碼訪(fǎng)問(wèn)。
protected：成員只能從派生類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)。
internal：成員只能從同一程序集的內(nèi)部訪(fǎng)問(wèn)。
protected：成員只能從同一程序集內(nèi)的派生類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)。
private：成員只能在當(dāng)前類(lèi)的內(nèi)部訪(fǎng)問(wèn)。
11．由于C#中不存在final關(guān)鍵詞，如果想要某個(gè)類(lèi)不再被派生，你可以使用sealed關(guān)鍵詞密封。
12．：兩種語(yǔ)言都有ArrayList，還有通過(guò)鍵訪(fǎng)問(wèn)值的Java中是HashMap而c#中是HashTable。c#比Java多泛型List與Dictionary更容易了，無(wú)需拆箱裝箱了，更安全了。
13．繼承：Java中用關(guān)鍵字extends，c#只用“：”就行了。調(diào)用父類(lèi)的構(gòu)造李銀方法Java用super關(guān)鍵字，而c#用base關(guān)鍵字。
14．多態(tài)：抽象類(lèi)和抽昌銷(xiāo)象方法兩種語(yǔ)言都用abstract關(guān)鍵字。Java中另外一個(gè)類(lèi)如果繼承了它，實(shí)現(xiàn)直接重寫(xiě)此方法就可以了；而c#必須加上關(guān)鍵字override實(shí)現(xiàn)。C#還比Java多一種虛方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)。
15．接口：都用關(guān)鍵字interface定義，Java實(shí)現(xiàn)用關(guān)鍵字implements；c#用“：”實(shí)現(xiàn)。在C#中，接口內(nèi)的所有方法默認(rèn)都是公用方法。在Java中，方法聲明可以帶有public修飾符（即使這并非必要），但在C#中，顯式為接口的方法指定public修飾符是非法的。
16．C#中的is操作符與Java中的instanceof操作符一樣，兩者都可以用來(lái)測(cè)試某個(gè)對(duì)象的實(shí)例是否屬于特定的類(lèi)型。哪迅宴在Java中沒(méi)有與C#中的as操作符等價(jià)的操作符。as操作符與is操作符非常相似，但它更富有“進(jìn)取心”：如果類(lèi)型正確的話(huà)，as操作符會(huì)嘗試把被測(cè)試的對(duì)象引用轉(zhuǎn)換成目標(biāo)類(lèi)型；否則，它把變量引用設(shè)置成null。
17．枚舉器即enum類(lèi)型(java無(wú)),把它作為一個(gè)變量值的類(lèi)型使用，從而把變量可能的取值范圍限制為枚舉器中出現(xiàn)的值。
18．結(jié)構(gòu)（Struct）與類(lèi)很相似,而結(jié)構(gòu)是一種值類(lèi)型，它存儲(chǔ)在棧中或者是嵌入式的,結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)接口，可以象類(lèi)一樣擁有成員，但結(jié)構(gòu)不支持繼承。
19．c#保留了指針。Unsafe。
大數(shù)據(jù)怎么樣需要學(xué)習(xí)什么知識(shí)？
1、基礎(chǔ)知識(shí):java+linux
這個(gè)是作為基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的，沒(méi)學(xué)好JAVA和LINUX，大數(shù)據(jù)是肯定學(xué)不懂的，大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)就是JAVA。打好基礎(chǔ)才能建亮譽(yù)房。
2、大數(shù)據(jù)技術(shù)：hadoop生態(tài)系統(tǒng)
大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)階段：hbase、hive、sqoop。
大數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)階段：Flume分布式、Zookeeper、Kafka。
大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算階段：Mahout、Spark、storm。
大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集階段：Python、Scala。
Hadoop幾乎已經(jīng)成為現(xiàn)在流行的大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的代名詞了，這個(gè)是必學(xué)的。Hadoop生態(tài)系統(tǒng)里面包括幾個(gè)組件HDFS、MapReduce和YARN，HDFS是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的地方就像我們電腦的硬盤(pán)一樣文件都存儲(chǔ)在這個(gè)上面，MapReduce是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算的，它有個(gè)特點(diǎn)就是不管多大的數(shù)據(jù)只要給它時(shí)間它就能把數(shù)據(jù)跑完，但是時(shí)間可能不是很快滾鍵寬所以它叫數(shù)據(jù)的批處理。
具體的精進(jìn)學(xué)習(xí)還是要看你從事哪方面的工作，更好根據(jù)想大亮從事的行業(yè)來(lái)工作。我個(gè)人比較推薦大數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)這一方向
大數(shù)據(jù)是目前和今后的熱門(mén)技術(shù)，前銀扮銀途看好。
學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)要根據(jù)自身情況來(lái)定，如果你是零基礎(chǔ)，那就必須先從基礎(chǔ)Java開(kāi)始學(xué)起（大數(shù)據(jù)支持很多開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，但企業(yè)用的最多的還是JAVA），接下來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Linux系統(tǒng)操作、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，夯實(shí)基礎(chǔ)之后，再進(jìn)入大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，具體可以按照如系：
之一階段
CORE JAVA （加**的需重點(diǎn)熟練掌握，其他掌握）
Java基礎(chǔ)**
數(shù)據(jù)類(lèi)型，運(yùn)算符、循環(huán)，算法，順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)，程序結(jié)構(gòu)，數(shù)組及多維數(shù)組
面向?qū)ο?*
構(gòu)造方法、控制符、封裝
繼承**
多態(tài)**
抽象類(lèi)、接口**
常用類(lèi)
Collection、list**
HashSet、TreeSet、Collection
類(lèi)Map**
異常，F(xiàn)ile
文件/流**
數(shù)據(jù)流和對(duì)象流**
線(xiàn)程（理解即可）
網(wǎng)絡(luò)通信（理解即可）
第二階段
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)
Linux系統(tǒng)操作
Linux操作系統(tǒng)概述，安裝Linux操作系統(tǒng)，圖形界面操作基礎(chǔ)，Linux字符界面基礎(chǔ)，字符界面操作進(jìn)階，用戶(hù)、組群和權(quán)限管理，文件系統(tǒng)管理，軟件包管理與系統(tǒng)備份，Linux網(wǎng)絡(luò)配置 （主要掌握Linux操作系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和服務(wù)器配置實(shí)踐知識(shí)，同時(shí)通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，著重培養(yǎng)動(dòng)手能力。了解Linux操作系統(tǒng)在行業(yè)中的重要地位和廣泛的使用范圍。在學(xué)習(xí)Linux的基礎(chǔ)上，加深對(duì)服務(wù)器操作系統(tǒng)的缺歲認(rèn)識(shí)和實(shí)踐配置能力。加深對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，并在實(shí)踐中加以應(yīng)用。掌握Linux操作系統(tǒng)的安裝、命令行操作、用戶(hù)管理、磁盤(pán)管理、文件系統(tǒng)管理、軟件包管理、進(jìn)程管理、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)故障排除。掌握Linux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置、DNS、DHCP、HTTP、FTP、TP和POP3服務(wù)的配置與管理。為更深一步學(xué)習(xí)其它網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，如果大家有時(shí)間把javaweb及框架學(xué)習(xí)一番，會(huì)讓你的大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)更自由一些）
重點(diǎn)掌握：
常見(jiàn)算法
數(shù)據(jù)庫(kù)表設(shè)計(jì)，SQL語(yǔ)句，Linux常見(jiàn)命令
第三階段
Hadoop階段
離線(xiàn)分析階段
實(shí)時(shí)計(jì)算階段
重點(diǎn)掌握：
Hadoop基礎(chǔ)，HDFS，MapReduce，分布式集群，Hive，Hbase，Sqoop
，Pig，Storm實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，Spark平臺(tái)
以上就是筆者總結(jié)學(xué)習(xí)階段，如果還想了解更多的知識(shí)，還可以關(guān)注一些如“大數(shù)據(jù)cn”這類(lèi)公眾號(hào)，建議每個(gè)想要學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)的人，按照這個(gè)學(xué)習(xí)階段循序漸進(jìn)，不斷完善自己的鋒宴知識(shí)架構(gòu)，提升自身的理論知識(shí)，然后找一個(gè)合適的項(xiàng)目，跟著團(tuán)隊(duì)去做項(xiàng)目，積累自己的經(jīng)驗(yàn)，相信會(huì)在大數(shù)據(jù)的舞臺(tái)上展現(xiàn)出很好的自己！
關(guān)于c linux hash map的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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網(wǎng)頁(yè)標(biāo)題：C語(yǔ)言中Linux哈希映射的實(shí)現(xiàn)方法 (c linux hash map)
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