雜湊表(雜湊表)原理詳解

2021-09-12 20:14:42 字數 2598 閱讀 6340

雜湊表(hash table,也叫雜湊表),是

根據關鍵碼值(key value)而直接進行訪問的資料結構。也就是說,它通過把關鍵碼值對映到表中乙個位置來訪問記錄,以加快查詢的速度。

這個對映函式叫做

雜湊函式

,存放記錄的陣列叫做

雜湊表。

(或者:

把任意長度的輸入(又叫做預對映, pre-image),通過雜湊演算法,變換成固定長度的輸出,該輸出就是雜湊值。這種轉換是一種壓縮對映,也就是,雜湊值的空間通常遠小於輸入的空間,不同的輸入可能會雜湊成相同的輸出,而不可能從雜湊值來唯一的確定輸入值。簡單的說就是一種將任意長度的訊息壓縮到某一固定長度的訊息摘要的函式。

)    而當使用雜湊表進行查詢的時候,就是再次使用雜湊函式將key轉換為對應的陣列下標,並定位到該空間獲取value,如此一來,就可以充分利用到陣列的定位效能進行資料定位

。左邊很明顯是個陣列,陣列的每個成員包括乙個指標,指向乙個鍊錶的頭,當然這個鍊錶可能為空,也可能元素很多。我們

根據元素的一些特徵把元素分配到不同的鍊錶中去,也是根據這些特徵,找到正確的鍊錶,再從鍊錶中找出這個元素。

hash的應用

hash

主要用於資訊保安領域中加密演算法,它把一些不同長度的資訊轉化成雜亂的128位的編碼,這些編碼值叫做h

ash值. 也可以說,h

ash就是找到一種資料內容和資料存放位址之間的對映關係。

雜湊表,又稱為雜湊,是一種更加快捷的查詢技術。我們之前的查詢,都是這樣一種思路:集合中拿出來乙個元素,看看是否與我們要找的相等,如果不等,縮小範圍,繼續查詢。而雜湊表是完全另外一種思路:當我知道key值以後,我就可以直接計算出這個元素在集合中的位置,根本不需要一次又一次的查詢!

hash表在海量資料處理中有著廣泛應用。

:元素特徵轉變為陣列下標的方法。鍊錶

」。我遇到的很多演算法都可以轉化成鍊錶來解決,只要在雜湊表的每個入口掛乙個鍊錶,儲存所有對應的字串就ok了。

雜湊表的查詢步驟 

當儲存記錄時,通過雜湊函式計算出記錄的雜湊位址

當查詢記錄時,我們通過同樣的是雜湊函式計算記錄的雜湊位址,並按此雜湊位址訪問該記錄

最直觀的一種,上圖使用的就是這種雜湊法,公式: 

index = value % 16 

學過彙編的都知道,求模數其實是通過乙個除法運算得到的,所以叫「除法雜湊法」。

求index是非常頻繁的操作,而乘法的運算要比除法來得省時(對現在的cpu來說,估計我們感覺不出來),所以我們考慮把除法換成乘法和乙個位移操作。公式: 

index = (value * value) >> 28   

(右移,除以2^28。記法:左移變大,是乘。右移變小,是除。

)如果數值分配比較均勻的話這種方法能得到不錯的結果,但我上面畫的那個圖的各個元素的值算出來的index都是0——非常失敗。也許你還有個問題,value如果很大,value * value不會溢位嗎?答案是會的,但我們這個乘法不關心溢位,因為我們根本不是為了獲取相乘結果,而是為了獲取index。

2,對於32位整數而言,這個乘數是2654435769 

3,對於64位整數而言,這個乘數是114007148193231984850, 

1, 1, 

2, 3, 

5, 8, 

13, 

21, 

34, 

55, 

89, 

144, 

233,

377, 

610, 987, 1597, 2584, 4181, 6765, 10946,…。另外,斐波那契數列的值和太陽系八大行星的軌道半徑的比例出奇吻合。

index = (value * 2654435769) >> 28

注:用斐波那契雜湊法調整之後會比原來的取摸雜湊法好很多。 

快速查詢,刪除的基本資料結構,通常需要總資料量可以放入記憶體。

hash函式選擇,針對字串,整數,排列,具體相應的hash方法。 

碰撞處理,一種是open hashing,也稱為拉鍊法;另一種就是closed hashing,也稱開位址法,opened addressing。

發現找的不對,就在緩衝區裡找。

取模來模擬查詢到重複元素的過程。對待重複元素的方法就是再雜湊:對當前key的位置+7。最後,可以通過全域性變數來判斷需要查詢多少次。我這裡通過依次查詢26個英文本母的小寫計算的出了總的查詢次數。顯然,當總的查詢次數/查詢的總元素數越接近1時,雜湊表更接近於一一對映的函式,查詢的效率更高。

d-left hashing中的d是多個的意思,我們先簡化這個問題,看一看2-left hashing。2-left hashing指的是將乙個雜湊表分成長度相等的兩半,分別叫做t1和t2,給t1和t2分別配備乙個雜湊函式,h1和h2。在儲存乙個新的key時,同 時用兩個雜湊函式進行計算,得出兩個位址h1[key]和h2[key]。這時需要檢查t1中的h1[key]位置和t2中的h2[key]位置,哪乙個 位置已經儲存的(有碰撞的)key比較多,然後將新key儲存在負載少的位置。如果兩邊一樣多,比如兩個位置都為空或者都儲存了乙個key,就把新key 儲存在左邊的t1子表中,2-left也由此而來。在查詢乙個key時,必須進行兩次hash,同時查詢兩個位置。

方案:ip的數目還是有限的,最多2^32個,所以可以考慮使用hash將ip直接存入記憶體,然後進行統計。

雜湊表(雜湊表)原理詳解

t什麼是雜湊表?雜湊表 hash table,也叫雜湊表 是根據關鍵碼值 key value 而直接進行訪問的資料結構。也就是說,它通過把關鍵碼值對映到表中乙個位置來訪問記錄,以加快查詢的速度。這個對映函式叫做雜湊函式,存放記錄的陣列叫做雜湊表。記錄的儲存位置 f 關鍵字 這裡的對應關係f稱為雜湊函...

詳解雜湊表(雜湊表)原理

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