局域网网络控制软件中的哈希表算法及C++实现例程

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
// 定义设备信息结构体，存储MAC地址和IP地址
struct DeviceInfo {
    string mac;  // 设备MAC地址（作为哈希表的Key）
    string ip;   // 设备IP地址（作为哈希表的Value）
};
// 哈希表节点结构体，用于链地址法处理冲突
struct HashNode {
    DeviceInfo data;       // 存储设备信息
    HashNode* next;        // 指向同一哈希地址的下一个节点
    // 构造函数
    HashNode(DeviceInfo info) : data(info), next(nullptr) {}
};
// 哈希表类，适配局域网网络控制软件的设备信息管理
class DeviceHashTable {
private:
    vector<HashNode*> table;  // 哈希表存储数组
    int size;                 // 哈希表大小（建议设为质数，减少冲突）
    // 哈希函数：将MAC地址映射为哈希地址（核心：将字符串转为整数）
    int hashFunction(const string& mac) {
        int hash = 0;
        for (char c : mac) {
            hash = (hash * 31 + c) % size;  // 31为质数，提升哈希均匀性
        }
        return hash;
    }
public:
    // 构造函数：初始化哈希表大小
    DeviceHashTable(int tableSize = 101) : size(tableSize) {
        table.resize(size, nullptr);  // 初始化所有节点为nullptr
    }
    // 析构函数：释放哈希表所有节点内存，避免内存泄漏
    ~DeviceHashTable() {
        for (int i = 0; i < size; ++i) {
            HashNode* current = table[i];
            while (current != nullptr) {
                HashNode* temp = current;
                current = current->next;
                delete temp;
            }
        }
    }
    // 插入设备信息：将MAC和IP对应关系存入哈希表
    void insertDevice(const string& mac, const string& ip) {
        DeviceInfo info = {mac, ip};
        int hashAddr = hashFunction(mac);  // 计算哈希地址
        HashNode* newNode = new HashNode(info);
        // 处理冲突：若该地址已有节点，插入到链表头部（高效插入）
        newNode->next = table[hashAddr];
        table[hashAddr] = newNode;
        cout << "设备信息插入成功：MAC=" << mac << ", IP=" << ip << endl;
    }
    // 查找设备信息：根据MAC地址查询对应的IP地址
    string findDevice(const string& mac) {
        int hashAddr = hashFunction(mac);  // 计算哈希地址
        HashNode* current = table[hashAddr];
        // 遍历该哈希地址对应的链表，查找目标MAC
        while (current != nullptr) {
            if (current->data.mac == mac) {
                return current->data.ip;  // 找到，返回IP地址
            }
            current = current->next;
        }
        return "未找到该设备（设备未授权或已断开连接）";  // 未找到
    }
    // 删除设备信息：根据MAC地址删除对应的设备记录
    void deleteDevice(const string& mac) {
        int hashAddr = hashFunction(mac);
        HashNode* current = table[hashAddr];
        HashNode* prev = nullptr;
        // 遍历链表，找到要删除的节点
        while (current != nullptr && current->data.mac != mac) {
            prev = current;
            current = current->next;
        }
        // 未找到目标节点
        if (current == nullptr) {
            cout << "未找到要删除的设备：MAC=" << mac << endl;
            return;
        }
        // 删除节点：分头部节点和中间/尾部节点
        if (prev == nullptr) {
            table[hashAddr] = current->next;  // 头部节点，直接指向next
        } else {
            prev->next = current->next;       // 中间/尾部节点，跳过当前节点
        }
        delete current;  // 释放内存
        cout << "设备信息删除成功：MAC=" << mac << endl;
    }
    // 遍历哈希表：输出所有设备信息（用于局域网网络控制软件的设备列表展示）
    void traverseTable() {
        cout << "\n局域网授权设备列表：" << endl;
        for (int i = 0; i < size; ++i) {
            HashNode* current = table[i];
            while (current != nullptr) {
                cout << "MAC: " << current->data.mac << " | IP: " << current->data.ip << endl;
                current = current->next;
            }
        }
    }
};
// 测试函数：模拟局域网网络控制软件的设备管理操作
int main() {
    // 初始化哈希表（大小设为101，质数减少冲突）
    DeviceHashTable deviceTable(101);
    // 模拟插入授权设备信息（局域网常见设备MAC和IP格式）
    deviceTable.insertDevice("00:1A:2B:3C:4D:5E", "192.168.1.101");
    deviceTable.insertDevice("00:1A:2B:3C:4D:5F", "192.168.1.102");
    deviceTable.insertDevice("00:1A:2B:3C:4D:60", "192.168.1.103");
    deviceTable.insertDevice("00:1A:2B:3C:4D:61", "192.168.1.104");
    // 模拟查找设备（验证设备合法性）
    string mac1 = "00:1A:2B:3C:4D:5F";
    cout << "\n查找设备 " << mac1 << "，对应IP：" << deviceTable.findDevice(mac1) << endl;
    // 模拟查找不存在的设备（异常接入检测）
    string mac2 = "00:1A:2B:3C:4D:99";
    cout << "查找设备 " << mac2 << "，结果：" << deviceTable.findDevice(mac2) << endl;
    // 模拟删除设备（设备断开连接）
    deviceTable.deleteDevice("00:1A:2B:3C:4D:60");
    // 遍历所有设备（软件设备列表展示）
    deviceTable.traverseTable();
    return 0;
}