課設題目：哈希表實現電話號碼查找系統

// MyHashTable.cpp : 定義控制檯應用程序的入口點。
////設計哈希表實現電話號碼查詢系統
//說明：一是從文件old.txt中讀取的數據自己在程序運行前建立，
//      二是由系統隨機生成數據，在程序運行由隨機數產生器生成，並且將產生的記錄保存到 new.txt文件。

//存在的問題：使用隨機產生的文件，在顯示時出現亂碼


#include "stdafx.h"
#include<fstream>//文件流
#include<iostream>
#include <string>
using namespace std;

const int D[] = {3,5,8,11,13,14,19,21};//預定再隨機數
const int HASH_MAXSIZE = 50;//哈希表長度

//記錄信息類型
class DataInfo
{
public:
    DataInfo();//默認構造函數
    friend ostream& operator<<(ostream& out, const DataInfo& dataInfo); //重載輸出操作符
    //friend class HashTable;

//private:
    string name;//姓名
    string phone;//電話號碼
    string address;//地址
    char sign;//衝突的標誌位，'1'表示衝突，'0'表示無衝突
};

DataInfo::DataInfo():name(""), phone(""), address(""), sign('0')
{

}

ostream& operator<<(ostream& out, const DataInfo& dataInfo) //重載輸出操作符
{
    cout << "姓名：" << dataInfo.name << "   電話：" << dataInfo.phone
         << "    地址：" << dataInfo.address << endl;
    return out;
}

//存放記錄的哈希表類型
class HashTable
{
public:
    HashTable();//默認構造函數
    ~HashTable();//析構函數
    int Random(int key, int i);// 僞隨機數探測再散列法處理衝突
    void Hashname(DataInfo *dataInfo);//以名字爲關鍵字建立哈希表
    int Rehash(int key, string str);// 再哈希法處理衝突   注意處理衝突還有鏈地址法等
    void Hashphone(DataInfo *dataInfo);//以電話爲關鍵字建立哈希表
    void Hash(char *fname, int n);// 建立哈希表
    //fname 是數據儲存的文件的名稱，用於輸入數據，n是用戶選擇的查找方式

    int Findname(string name);// 根據姓名查找哈希表中的記錄對應的關鍵碼
    int Findphone(string phone);// 根據電話查找哈希表中的記錄對應的關鍵碼
    void Outhash(int key);// 輸出哈希表中關鍵字碼對應的一條記錄
    void Outfile(string name, int key);// 在沒有找到時輸出未找到的記錄
    void Rafile();// 隨機生成文件，並將文件保存在 new.txt文檔中
    void WriteToOldTxt();//在運行前先寫入數據

//private:
        DataInfo *value[HASH_MAXSIZE];
    int length;//哈希表長度
};

HashTable::HashTable():length(0)//默認構造函數
{
    //memset(value, NULL, HASH_MAXSIZE*sizeof(DataInfo*));
    for (int i=0; i<HASH_MAXSIZE; i++)
    {
        value[i] = new DataInfo();
    }
}

HashTable::~HashTable()//析構函數
{
    delete[] *value;
}

void HashTable::WriteToOldTxt()
{
    ofstream openfile("old.txt");
    if (openfile.fail())
    {
        cout << "文件打開錯誤！" << endl;
        exit(1);
    }

    string oldname;
        string oldphone;
    string oldaddress;

    for (int i=0; i<30; i++)
    {
        cout << "請輸入第" << i+1 << "條記錄:" << endl;
        cin >> oldname ;
        cin >> oldphone;
        cin >> oldaddress;
        openfile << oldname << "  " << oldphone << "  " << oldaddress << "," << endl;
    }
    openfile.close();
}


int HashTable::Random(int key, int i)// 僞隨機數探測再散列法處理衝突
{//key是衝突時的哈希表關鍵碼，i是衝突的次數，N是哈希表長度
    //成功處理衝突返回新的關鍵碼，未進行衝突處理則返回-1
    int h;
    if(value[key]->sign == '1')//有衝突
    {
        h = (key + D[i]) % HASH_MAXSIZE;
        return h;
    }
    return -1;
}

void HashTable::Hashname(DataInfo *dataInfo)//以名字爲關鍵字建立哈希表
{//利用除留取餘法建立以名字爲關鍵字建立的哈希函數，在發生衝突時調用Random函數處理衝突
    int i = 0;
    int key = 0;

        for (int t=0; dataInfo->name[t]!='\0'; t++)
    {
        key = key + dataInfo->name[t];
    }
    key = key % 42;
    while(value[key]->sign == '1')//有衝突
    {
        key = Random(key, i++);//處理衝突
    }
    if(key == -1) exit(1);//無衝突
    length++;//當前數據個數加
    value[key]->name = dataInfo->name;
    value[key]->address = dataInfo->address;
    value[key]->phone = dataInfo->phone;
    value[key]->sign = '1';//表示該位置有值
    //cout << value[key]->name << "  " << value[key]->phone << "  "  << value[key]->address << endl;
}

int HashTable::Rehash(int key, string str)// 再哈希法處理衝突
{//再哈希時使用的是摺疊法建立哈希函數
    int h;
    int num1 = (str[0] - '0') * 1000 + (str[1] - '0') * 100 + (str[2] - '0') * 10 + (str[3] - '0');
    int num2 = (str[4] - '0') * 1000 + (str[5] - '0') * 100 + (str[6] - '0') * 10 + (str[7] - '0');
    int num3 = (str[8] - '0') * 100  + (str[9] - '0') * 10  + (str[10] - '0');
    h = num1 + num2 + num3;
    h = (h + key) % HASH_MAXSIZE;
    return h;
}

void HashTable::Hashphone(DataInfo *dataInfo)//以電話爲關鍵字建立哈希表
{//利用除留取餘法建立以電話爲關鍵字建立的哈希函數，在發生衝突時調用Rehash函數處理衝突
    int key = 0;
    int t;

    for(t=0; dataInfo->phone[t] != '\0'; t++)
    {
        key = key + dataInfo->phone[t];
    }
    key = key % 42;
    while(value[key]->sign == '1')//有衝突
    {
        key = Rehash(key, dataInfo->phone);
    }
    length++;//當前數據個數加
    value[key]->name = dataInfo->name;
    value[key]->address = dataInfo->address;
    value[key]->phone = dataInfo->phone;
    value[key]->sign = '1';//表示該位置有值
}

void HashTable::Outfile(string name, int key)//在沒有找到時輸出未找到的記錄
{
    ofstream fout;
    if((key == -1)||(value[key]->sign == '0'))//判斷哈希表中沒有記錄
    {
        fout.open("out.txt",ios::app);//打開文件

        if(fout.fail())
        {
            cout << "文件打開失敗!" << endl;
            exit(1);
        }
        fout << name << endl;//將名字寫入文件,有個問題，每次寫入的時候總是將原來的內容替換了
        fout.close();
    }
}

void HashTable::Outhash(int key)//輸出哈希表中關鍵字碼對應的記錄
{
    if((key==-1)||(value[key]->sign=='0'))
        cout << "沒有找到這條記錄！" << endl;
    else
    {
        for(unsigned int i=0; value[key]->name[i]!='\0'; i++)
        {
            cout << value[key]->name[i];
        }

        for(unsigned int i=0; i<10; i++)
        {
            cout << " ";
        }

        cout << value[key]->phone;

        for(int i=0; i<10; i++)
        {
            cout << " ";
        }

        cout << value[key]->address << endl;
    }
}

void HashTable::Rafile()//隨機生成文件，並將文件保存在new.txt文檔中
{
    ofstream fout;
    fout.open("new.txt");//打開文件，等待寫入
    if(fout.fail())
    {
        cout << "文件打開失敗！" << endl;
        exit(1);
    }
    for(int j=0; j<30; j++)
    {
        string name = "";
        for(int i=0; i<20; i++)//隨機生成長個字的名字
        {
            name += rand() % 26 + 'a';//名字是由個字母組成
        }
        fout << name << "   ";//將名字寫入文件

        string phone = "";
        for(int i=0; i<11; i++)//隨機生成長位的電話號碼
        {
            phone += rand() % 10 + '0';//電話號碼是純數字
        }
        fout << phone << "      ";//將電話號碼寫入文件

        string address = "";
        for(int i=0; i<29; i++)//隨機生成長個字的名字
        {
            address += rand() % 26 + 'a';//地址是由個字母組成
        }
        address += ',';
        fout << address << endl;//將地址寫入文件
    }
    fout.close();
}

void HashTable::Hash(char *fname, int n)//建立哈希表
//fname是數據儲存的文件的名稱，用於輸入數據，n是用戶選擇的查找方式
//函數輸入數據，並根據選擇調用Hashname或Hashphone函數進行哈希表的建立
{
    ifstream fin;
    int i;
    fin.open(fname);//讀文件流對象
    if(fin.fail())
    {
        cout << "文件打開失敗！" << endl;
        exit(1);
    }
    while(!fin.eof())//按行讀入數據
    {
        DataInfo *dataInfo = new DataInfo();
        char* str = new char[100];
        fin.getline(str, 100, '\n');//讀取一行數據

        if(str[0] == '*')//判斷數據結束
        {
            break;
        }

        i = 0;//記錄字符串數組的下標
        //a-z:97-122     A-Z:65-90
        //本程序的姓名和地址都使用小寫字母
        while((str[i] < 97) || (str[i] > 122))//讀入名字
        {
            i++;
        }

        for(; str[i]!=' '; i++)
        {
            dataInfo->name += str[i];
        }

        while(str[i] == ' ')
        {
            i++;
        }

        for(int j=0; str[i]!=' '; j++,i++)//讀入電話號碼
        {
            dataInfo->phone += str[i];
        }

        while(str[i] == ' ')
        {
            i++;
        }

        for(int j=0; str[i]!=','; j++,i++)//讀入地址
        {
            dataInfo->address += str[i];
        }

        if(n == 1)
        {
            Hashname(dataInfo);
        }
        else
        {
            Hashphone(dataInfo);//以電話爲關鍵字
        }

        delete []str;
        delete dataInfo;
    }
    fin.close();
}

int HashTable::Findname(string name)//根據姓名查找哈希表中的記錄對應的關鍵碼
{
    int i = 0;
    int j = 1;
    int t;
    int key = 0;

    for(key=0, t=0; name[t] != '\0'; t++)
    {
        key = key + name[t];
    }
    key = key % 42;
    while((value[key]->sign == '1') && (value[key]->name != name))
    {
        key = Random(key, i++);
        j++;
        if(j >= length) return -1;
    }
    return key;
}

int HashTable::Findphone(string phone)//根據電話查找哈希表中的記錄對應的關鍵碼
{
    int key = 0;
    int t;

    for(t=0; phone[t] != '\0' ; t++)
        {
                key = key + phone[t];
        }
    key = key % 42;
    int j = 1;
    while((value[key]->sign == '1') && (value[key]->phone != phone))
    {
        key = Rehash(key, phone);
        j++;
        if(j >= length)
                {
                    return -1;
                }
        }
    return key;
}

void main()
{
    //WriteToOldTxt();
    int k;
    int ch;
    char *Fname;
    HashTable *ht = new HashTable;
    while(1)
    {
        system("cls");//cls命令清除屏幕上所有的文字
        cout << "歡迎使用本系統！" << endl << endl;
        cout << "請選擇數據" << endl;
        cout << "1.使用已有數據文件" << endl;
        cout << "2.隨機生成數據文件" << endl;
        cout << "0.結束" << endl;
        cout << "輸入相應序號選擇功能：";
        cin >> k;
        switch(k)
        {
        case 0:
            return;
        case 1:
            Fname = "old.txt";//從數據文件old.txt(自己現行建好)中讀入各項記錄
            break;
        case 2:
            ht->Rafile();
            Fname = "new.txt";//由系統隨機產生各記錄，並且把記錄保存到new.txt文件中
            break;
        default:
            cout << "輸入序號有誤，退出程序。" << endl;
            return;
        }

        do
        {
            system("cls");
            cout << " 請選擇查找方式" << endl;
            cout << "1.通過姓名查找" << endl;
            cout << "2.通過電話查找" << endl;
            cout << "輸入相應序號選擇功能：";
            cin >> ch;
            if((ch != 1) && (ch != 2))
                cout << "輸入序號有誤！" << endl;
        }while((ch != 1) && (ch != 2));

        ht->Hash(Fname, ch);
        while(ch == 1)
        {
            int choice;
            cout << endl << "請選擇功能" << endl;
            cout << "1.輸入姓名查找數據" << endl;
            cout << "2.顯示哈希表" << endl;
            cout << "0.退出"<<endl;
            cout << "輸入相應序號選擇功能：";
            cin >> choice;
            switch(choice)
            {
            case 1:
                {//注意此處應該加上大括號
                    int key1;
                    string name;
                    cout << "請輸入姓名：";
                    cin >> name;
                    key1 = ht->Findname(name);
                    ht->Outfile(name, key1);
                    ht->Outhash(key1);
                }
                break;

            case 2:
                {
                    for(int i=0; i<HASH_MAXSIZE; i++)
                    {
                        if(ht->value[i]->sign!='0')
                        {
                            ht->Outhash(i);
                        }
                    }
                }
                break;


            default:
                cout << endl << "您的輸入有誤！" << endl;
            }

            if(choice == 0)
            {
                return;
            }
        }

        while(ch == 2)
        {
            int choice;
            cout << endl << "請選擇功能" << endl;
            cout << "1.輸入電話查找數據" << endl;
            cout << "2.顯示哈希表"<<endl;
            cout << "0.退出"<<endl;
            cout << "輸入相應序號選擇功能：";
            cin >> choice;
            switch(choice)
            {
            case 1:
                {
                    int key2;
                    string phone;
                    cout << "請輸入11位的電話號碼：";

                    do
                    {
                        cin >> phone;
                        if(phone.length() != 11)
                        {
                            cout << "電話號碼應爲11位！\n請重新輸入：";
                        }

                    }while(phone.length() != 11);

                    key2 = ht->Findphone(phone);
                    ht->Outfile(phone, key2);
                    ht->Outhash(key2);
                }
                break;

            case 2:
                {
                    for(int i=0; i<HASH_MAXSIZE; i++)
                    {
                        if(ht->value[i]->sign != '0')
                        {
                            ht->Outhash(i);
                        }
                    }
                }
                break;

            default:
                 cout << endl << "您的輸入有誤！" << endl;
            }

            if(choice == 0)
            {
                return;
            }
        }

        while((ch != 1) && (ch != 2))
        {
            cout << "您的輸入有誤！請輸入相應需要選擇功能：";
        }
    }
    system("pause");
}