Linux-数据结构-哈夫曼树-哈希表-内核链表

一.哈夫曼树

哈夫曼树(Huffman Tree)是一种特殊的二叉树,其定义和原理如下:

【1】定义

哈夫曼树是一种带权路径长度最短的二叉树。给定一组权值,将这些权值作为叶子节点的权值构造一棵二叉树,若该树的带权路径长度(WPL)达到最小,则称这样的二叉树为哈夫曼树。

【2】原理

哈夫曼树的构造基于贪心算法,其原理是通过不断合并权值最小的节点来构建最优二叉树,从而实现最小化带权路径长度。具体步骤如下:

  1. 初始化:将所有给定的权值分别作为叶子节点,构造一个只包含一个根节点的二叉树集合。

  2. 选择与合并:从集合中选取权值最小的两棵二叉树,分别作为左右子树构造一棵新的二叉树,新二叉树的根节点权值为其左右子树根节点权值之和。

  3. 更新集合:从集合中删除作为左右子树的两棵二叉树,并将新构造的二叉树加入集合。

  4. 重复操作:重复上述步骤,直到集合中只剩下一棵二叉树,这棵二叉树即为哈夫曼树。

【3】特点

  • 哈夫曼树的带权路径长度最短,权值较大的节点离根节点较近。

  • 哈夫曼树的非叶子节点都有两个孩子。

  • 哈夫曼树的构造是自底向上的。

哈夫曼树常用于数据压缩中的哈夫曼编码,通过为出现频率高的字符分配较短的编码,为出现频率低的字符分配较长的编码,从而实现无损数据压缩。

【4】例:

二.哈希表

【1】hash表初始化

(1)初始化的len就是哈希表的key

(2)将head数组里的数据全部置为-1,以便于判断是否为空

memset 是 C 和 C++ 编程语言中的一个标准库函数,用于将一块内存区域的内容设置为指定的值。它的原型定义在头文件 <string.h>(C语言)或 <cstring>(C++语言)中。

(3)memset函数原型

c复制

复制代码
void* memset(void* ptr, int value, size_t num);

参数

  1. ptr

    • 指向要填充的内存块的指针。
  2. value

    • 要设置的值。该值会被转换为 unsigned char 类型,并且会重复填充到内存块中。
  3. num

    • 要填充的字节数。

返回值

返回指向被填充的内存块的指针,即参数 ptr 的值。

功能

memset 函数将从 ptr 开始的内存区域的 num 个字节全部设置为 value。需要注意的是,value 会被解释为一个 unsigned char,因此它实际上是一个字节的值。

【2】哈希函数

返回求余数

【3】哈希表插入函数

求余后按位置插入,如果没有位置,循环遍历哈希表,直到有空位

【4】哈希查找(时间复杂度低)

循环查找,如果循环一圈的inx与oldinx相等,则没有找到

【5】主函数

三.liinux内核链表(循环双向链表)

【1】实现思路

【2】klist.h

宏通过指针和地址偏移计算,实现了对链表中元素的遍历和访问。offset宏用于计算成员变量的偏移量,containerof宏用于通过成员变量的指针找到其所属的结构体,klist_for_entry宏用于通过链表节点的指针找到其所属的结构体,klist_for_each宏用于遍历链表中的所有元素。这些宏在Linux内核中被广泛使用,用于链表操作

【3】klist.c

双向链表节点部分

【4】per.h

【1】结构体存放数据和节点地址

【2】已知节点地址可以通过偏移量结算存放数据的地址

【5】per.c

【6】main.c

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