哈希算法哈希游戏介绍_
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这是个简单的示例,实现起来很简单而且能够很快地算出答案。不过,如果表很大,则函数不会很好地分配键。由于ASCII字符的值最多为127,如果输入的key,都是长度比较小的字符串,那么返回的键值(哈希值)就会集中在哈希表的头部,这样就会分配不均匀。好的哈希算法这部分会非常复杂,这里仅仅做个介绍。在下面的哈希算法应用中会介绍linux内核如何使用哈希算法管理网络设备结构。
查找一般是对项的摸个部分(及数据成员)进行,这部分称为键(key)。例如,项可以由字符串作为键,附带一些数据成员。
将每个键映射到0到TableSize-1这个范围中的某个数,并且将其放到适当的单元中,这个映射就称为散列函数(hash funciton)。
哈希算法在软件开发和Linux内核中多次被使用,由此可以见哈希算法的实用性和重要性。本文介绍了哈希算法的原理和应用,并给出了简略的代码实现,以便读者理解。
哈希(hash散列,音译为哈希)算法将任意长度的二进制值映射为固定长度的较小二进制值,这个小的二进制值称为哈希值。
下面看看linux内核中网络设备,是怎么样通过设备名获取相应设备的net_device结构体。在这个过程中,使用了哈希算法,并且使用了分离链接法解决冲突的问题。使用哈希算法可以提高查询速度,如果使用链表,查询时需要逐一比较,效率低下。
full_name_hash为哈希函数,其主要目的是为了分布均匀避免冲突,这样可以提高查找效率。
哈希算法应用很多场景,比如管理组播MAC地址,文件系统,数据库,数据校验等等。有兴趣可以深入研究,可以拓宽编程思路。
如右图,john被散列到3,phil被散列到4,dave被散列到6,mary被散列到7.
这是哈希的基本思想。剩下的问题则是要选择一个函数,决定当两个键散列到同一个值的时候(称为冲突),应该做什么。
在使用哈希算法时,除了哈希函数之外,还需要注意的是冲突(两个键散列到同一个值的时候)的处理。
常用的处理方式有分离链接法、线性探测、平方探测。由于线性探测和平方探测涉及到一些数学问题,本文就介绍分离链接法。
分离链接法也比较简单,其做法为将散列到同一个值的所有元素保留到一个链表中。
如上图所示,所有哈希表项对应一个链表,这样只要将冲突项放入链表就行,当查找时先找到链表,然后在比较链表上项的键,得到想要的项,这个方法比较容易实现,但是会增加查找的耗时,原来只需计算哈希值,现在增加了对链表项的比较功能。
哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。如果散列一段明文而且哪怕只更改该段落的一个字母,随后的哈希算法都将产生不同的值。要找到散列为同一个值的两个不同的输入,在计算上是不可能的,所以数据的哈希值可以检验数据的完整性。
哈希表是根据ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定的哈希函数H(key)和处理冲突方法将一组关键字映象到一个有限的地址区间上,并以关键字在地址区间中的项作为记录在表中的存储位置,这种表称为哈希表,所得存储位置称为哈希地址。作为线性数据结构与表格和队列等相比,哈希表无疑是查找速度比较快的一种。