三种常见hash算法

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hash算法有6种:

1. 加法Hash;

2. 位运算Hash;

3. 乘法Hash;

4. 除法Hash;

5. 查表Hash;

6. 混合Hash。

实际中的Hash函数是指把一个大范围映射到一个小范围。把大范围映射到一个小范围的目的往往是为了节省空间,使得数据容易保存。除此以外,Hash函数往往应用于查找上。一、加法Hash所谓的加法Hash就是把输入元素一个一个的加起来构成最后的结果。标准的加法Hash的构造如下:static int additiveHash(String key, int prime){undefinedint hash, i;for (hash = key.length(), i = 0; i < key.length(); i++)hash += key.charAt(i);return (hash % prime);}这里的prime是任意的质数,看得出,结果的值域为[0,prime-1]。

二、位运算Hash这类型Hash函数通过利用各种位运算(常见的是移位和异或)来充分的混合输入元素。比如,标准的旋转Hash的构造如下:static int rotatingHash(String key, int prime){undefinedint hash, i;for (hash=key.length(), i=0; i<key.length(); ++i)hash = (hash<<

4)^(hash>>

28)^key.charAt(i);return (hash % prime);}先移位,然后再进行各种位运算是这种类型Hash函数的主要特点。比如,以上的那段计算hash的代码还可以有如下几种变形:hash = (hash<<

5)^(hash>>

27)^key.charAt(i);hash += key.charAt(i);hash += (hash << 10);hash ^= (hash >> 6);if((i&1) == 0){undefinedhash ^= (hash<<

7) ^ key.charAt(i) ^ (hash>>

3);}else{undefinedhash ^= ~((hash<<11) ^ key.charAt(i) ^ (hash >>

5));}hash += (hash<<

5) + key.charAt(i);hash = key.charAt(i) + (hash<<

6) + (hash>>16) – hash;hash ^= ((hash<<

5) + key.charAt(i) + (hash>>

2));三、乘法Hash这种类型的Hash函数利用了乘法的不相关性(乘法的这种性质,最有名的莫过于平方取头尾的随机数生成算法,虽然这种算法效果并不好)。比如,static int bernstein(String key){undefinedint hash = 0;int i;for (i=0; i<key.length(); ++i) hash = 33*hash + key.charAt(i);return hash;}jdk5.0里面的String类的hashCode()方法也使用乘法Hash。不过,它使用的乘数是31。推荐的乘数还有:131, 1313, 13131, 131313等等。使用这种方式的著名Hash函数还有:// 32位FNV算法int M_SHIFT = 0;public int FNVHash(byte[] data){undefinedint hash = (int)2166136261L;for(byte b : data)hash = (hash * 16777619) ^ b;if (M_SHIFT == 0)return hash;return (hash ^ (hash >> M_SHIFT)) & M_MASK;}以及改进的FNV算法:public static int FNVHash1(String data){undefinedfinal int p = 16777619;int hash = (int)2166136261L;for(int i=0;i<data.length();i++)hash = (hash ^ data.charAt(i)) * p;hash += hash << 13;hash ^= hash >> 7;hash += hash << 3;hash ^= hash >> 17;hash += hash << 5;return hash;}除了乘以一个固定的数,常见的还有乘以一个不断改变的数,比如:static int RSHash(String str){undefinedint b = 378551;int a = 63689;int hash = 0;for(int i = 0; i < str.length(); i++){undefinedhash = hash * a + str.charAt(i);a = a * b;}return (hash & 0x7FFFFFFF);}虽然Adler32算法的应用没有CRC32广泛,不过,它可能是乘法Hash里面最有名的一个了。关于它的介绍,大家可以去看RFC 1950规范。

四、除法Hash除法和乘法一样,同样具有表面上看起来的不相关性。不过,因为除法太慢,这种方式几乎找不到真正的应用。需要注意的是,我们在前面看到的hash的 结果除以一个prime的目的只是为了保证结果的范围。如果你不需要它限制一个范围的话,可以使用如下的代码替代”hash%prime”: hash = hash ^ (hash>>10) ^ (hash>>

20)。

五、查表Hash查表Hash最有名的例子莫过于CRC系列算法。虽然CRC系列算法本身并不是查表,但是,查表是它的一种最快的实现方式。查表Hash中有名的例子有:Universal Hashing和Zobrist Hashing。他们的表格都是随机生成的。

六、混合Hash混合Hash算法利用了以上各种方式。各种常见的Hash算法,比如MD5、Tiger都属于这个范围。它们一般很少在面向查找的Hash函数里面使用。

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