學習演算法,程式設計之路

2021-07-07 09:06:06 字數 3006 閱讀 7122

merkle tree 的基本概念:merkle tree 是由計算機科學家 ralph merkle 在很多年前提出的,並以他本人的名字來命名。不過,merkle tree 確實涉及到了很多有意思的實際應用。最近幾年才有的乙個例子是,位元幣錢包服務用 merkle tree 的機制來作」百分百準備金證明「 ( )。不過今天, merkle tree多出現在資料的「完整性校驗」。

要在檔案的基礎上構建merkletree,首先是對檔案進行分塊,然後對每個檔案分塊進行hash計算,得到各塊的hash value, 所有的hash value都為merkle tree的葉子節點,這些葉子節點兩兩成對(連線),再次hash計算,得到其父親節點,其父親節點也按照同樣的方法,得到它的父親節點,如此進行直到獲得根節點。

圖示:葉子節點數為4時,構造的merkletree

以下是本人用c編寫的構建檔案merkletree的基本思路:

1.開啟指定的檔案;

2.獲得檔案長度,按照每塊64bytes大小對檔案分塊,塊數n=len/64(這裡測試的檔案,其大小均能被64bytes整除,eg1kb)

3.定義資料結構path

typedef struct pathpath;

用於構建並儲存merkle tree,圖示

從底向上的建樹過程,第i層對應path[i],第i層的第j個節點對應path[i].node[j];其子節點為path[i-1].node[j*2],path[i-1].node[j*2+1];

父親節點是左右孩子節點的hashvalue連線後計算的hash值

測試**:

#include

#include

#include

typedef

struct pathpath;

unsigned

int sdbmhash(char *str)

return (hash & 0x7fffffff);

}int merkle_root(path path,int num)

/* for(k=0;k<8;k++)

printf("\n");

*/path[depth].node[i]=sdbmhash(temp);

i++;}}

printf("root=%x,%d\n",path[depth].node[0],path[depth].node[0]);

return depth;

} /*在檔案的基礎上建立mkt*/

int merkle_overfile(char * filename)

fseek(fp,0,seek_end);

if((len=ftell(fp))==-1l)

rewind(fp);

printf("len=%d\n",len);

n=len/64;

/*檔案按64bytes大小分塊,葉子節點初始化*/

path[0].node=(int *)malloc(n*sizeof(int));

i=0;

while(i1,64,fp);

path[0].node[i]=sdbmhash(buffer);

i++;

}fclose(fp);

depth=merkle_root(path,n);

return depth;

}//測試輸入檔案file_1k.txt

int main()

需要注意的地方:

windows下生成指定大小的檔案,進入命令視窗,輸入命令:

fsutil file createnew test.txt 104857600

則瞬間生成乙個100mb大小的檔案

其中104857600=100*1024*1024位元組(byte);

在c語言中用printf()函式列印字元型變數時,如果想採用」%x」的格式將字元型變數值以十六進製制形式列印出來,會出現乙個小問題

char buf[10] = ;

buf[0] = 0xbf;

printf("%2x\n\n\n", buf[0]); /*在終端將會顯示成:ffffffbf*/

buf[1] = 0x7f;

printf("%2x\n\n\n", buf[1]); /*在終端將會顯示成:7f*/

研究發現,只要字元型變數值的二進位制第一位是1,就會如buf[0]所顯示的那樣,出現6個f。

而格式輸出函式printf中會對所輸出的變數做有符號/無符號型的判斷。如果是有符號型變數,且該值二進位制首位為1(如我們定義的是char buf[100],且buf[0]中為0xbf),則會按照補碼形式前面全置為1,也就是全為f。(因為終端顯示的是8個十六機制數字;另外,我用tobor c編譯,因為tobor c中int是2bytes,終端顯示就成4個十六進製制數字了:ffbf,因此我猜測,printf函式顯示之前先將有符號型值轉換成了乙個4bytes的int。當然,這是函式內部的處理,跟我們所說的話題關係不大。)。

按照上面述說的,如果把buf宣告為unsigned char型,則顯示會變成:bf

而且,如果程式需要講乙個有符號型的變數以十六進製制形式輸出,且只顯示兩位,可以強制型別轉換為無符號型變數,如上面的buf[0],可以轉換成:(unsigned char)buf[0]

(這個是借鑑前人的經驗,在測試中出現了類似問題,特寫此處方便自己檢視)

如果有不妥之處,還請指教!(測試檔案大小1kb,root是樹根,前面是十六進製制輸出,後面是十進位制輸出結果,樹深度為4)

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