哈希表算法

‘壹’ 什么是哈希表和哈希算法

哈希算法并不是一个特定的算法而是一类算法的统称。哈希算法也叫散列算法,一般来说满足这样的关系:f(data)=key,输入任意长度的data数据,经过哈希算法处理后输出一个定长的数据key。同时这个过程是不可逆的,无法由key逆推出data。如果是一个data数据集,经过哈希算法处理后得到key的数据集,然后将keys与原始数据进行一一映射就得到了一个哈希表。一般来说哈希表M符合M[key]=data这种形式。哈希表的好处是当原始数据较大时,我们可以用哈希算法处理得到定长的哈希值key,那么这个key相对原始数据要小得多。我们就可以用这个较小的数据集来做索引,达到快速查找的目的。稍微想一下就可以发现,既然输入数据不定长,而输出的哈希值却是固定长度的,这意味着哈希值是一个有限集合,而输入数据则可以是无穷多个。那么建立一对一关系明显是不现实的。所以"碰撞"(不同的输入数据对应了相同的哈希值)是必然会发生的,所以一个成熟的哈希算法会有较好的抗冲突性。同时在实现哈希表的结构时也要考虑到哈希冲突的问题。密码上常用的MD5,SHA都是哈希算法,因为key的长度(相对大家的密码来说)较大所以碰撞空间较大,有比较好的抗碰撞性,所以常常用作密码校验。
麻烦采纳，谢谢!

‘贰’ Hash算法原理

哈希算法将任意长度的二进制值映射为较短的固定长度的二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。

‘叁’ 哈希的算法是什么

哈希算法是一个广义的算法，也可以认为是一种思想，使用Hash算法可以提高存储空间的利用率，可以提高数据的查询效率，也可以做数字签名来保障数据传递的安全性。所以Hash算法被广泛地应用在互联网应用中。

哈希算法也被称为散列算法，Hash算法虽然被称为算法，但实际上它更像是一种思想。Hash算法没有一个固定的公式，只要符合散列思想的算法都可以被称为是Hash算法。

特点：

加密哈希跟普通哈希的区别就是安全性，一般原则是只要一种哈希算法出现过碰撞，就会不被推荐成为加密哈希了，只有安全度高的哈希算法才能用作加密哈希。

同时加密哈希其实也能当普通哈希来用，Git 版本控制工具就是用 SHA-1 这个加密哈希算法来做完整性校验的。一般来讲越安全的哈希算法，处理速度也就越慢，所以并不是所有的场合都适合用加密哈希来替代普通哈希。

‘肆’ Hash算法原理

散列表,它是基于高速存取的角度设计的，也是一种典型的“空间换时间”的做法。顾名思义，该数据结构能够理解为一个线性表，可是当中的元素不是紧密排列的，而是可能存在空隙。

散列表（Hash table，也叫哈希表），是依据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。

比方我们存储70个元素，但我们可能为这70个元素申请了100个元素的空间。70/100=0.7，这个数字称为负载因子。

我们之所以这样做，也是为了“高速存取”的目的。我们基于一种结果尽可能随机平均分布的固定函数H为每一个元素安排存储位置，这样就能够避免遍历性质的线性搜索，以达到高速存取。可是因为此随机性，也必定导致一个问题就是冲突。

所谓冲突，即两个元素通过散列函数H得到的地址同样，那么这两个元素称为“同义词”。这类似于70个人去一个有100个椅子的饭店吃饭。散列函数的计算结果是一个存储单位地址，每一个存储单位称为“桶”。设一个散列表有m个桶，则散列函数的值域应为[0,m-1]。

(4)哈希表算法扩展阅读:

SHA家族的五个算法，分别是SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384，和SHA-512，由美国国家安全局（NSA）所设计，并由美国国家标准与技术研究院（NIST）发布；是美国的政府标准。后四者有时并称为SHA-2。

SHA-1在许多安全协定中广为使用，包括TLS和SSL、PGP、SSH、S/MIME和IPsec，曾被视为是MD5（更早之前被广为使用的杂凑函数）的后继者。但SHA-1的安全性如今被密码学家严重质疑；

虽然至今尚未出现对SHA-2有效的攻击，它的算法跟SHA-1基本上仍然相似；因此有些人开始发展其他替代的杂凑算法。

应用

SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA-384 和 SHA-512 都被需要安全杂凑算法的美国联邦政府所应用，他们也使用其他的密码算法和协定来保护敏感的未保密资料。FIPS PUB 180-1也鼓励私人或商业组织使用 SHA-1 加密。Fritz-chip 将很可能使用 SHA-1 杂凑函数来实现个人电脑上的数位版权管理。

首先推动安全杂凑算法出版的是已合并的数位签章标准。

SHA 杂凑函数已被做为 SHACAL 分组密码算法的基础。

‘伍’ 哈希表算法的哈希表的概念及作用

一般的线性表，树中，记录在结构中的相对位置是随机的，即和记录的关键字之间不存在确定的关系，因此，在结构中查找记录时需进行一系列和关键字的比较。这一类查找方法建立在“比较“的基础上，查找的效率依赖于查找过程中所进行的比较次数。
理想的情况是能直接找到需要的记录，因此必须在记录的存储位置和它的关键字之间建立一个确定的对应关系f，使每个关键字和结构中一个唯一的存储位置相对应。
哈希表最常见的例子是以学生学号为关键字的成绩表，1号学生的记录位置在第一条，10号学生的记录位置在第10条...
如果我们以学生姓名为关键字，如何建立查找表，使得根据姓名可以直接找到相应记录呢？
用上述得到的数值作为对应记录在表中的位置，得到下表：
上面这张表即哈希表。
如果将来要查李秋梅的成绩，可以用上述方法求出该记录所在位置：
李秋梅:lqm 12+17+13=42 取表中第42条记录即可。
问题：如果两个同学分别叫 刘丽 刘兰 该如何处理这两条记录？
这个问题是哈希表不可避免的，即冲突现象：对不同的关键字可能得到同一哈希地址。

‘陆’ 哈希表算法的哈希表的构造方法

1、直接寻址法
例如：有一个从1到100岁的人口数字统计表，其中，年龄作为关键字，哈希函数取关键字自身。
但这种方法效率不高,时间复杂度是O(1),空间复杂度是O(n),n是关键字的个数
2、数字分析法
有学生的生日数据如下：
年.月.日
75.10.0375.11.2376.03.0276.07.1275.04.2176.02.15...
经分析,第一位，第二位，第三位重复的可能性大，取这三位造成冲突的机会增加，所以尽量不取前三位，取后三位比较好。
3、平方取中法
取关键字平方后的中间几位为哈希地址。
4、折叠法
将关键字分割成位数相同的几部分（最后一部分的位数可以不同），然后取这几部分的叠加和（舍去进位）作为哈希地址，这方法称为折叠法。
例如：每一种西文图书都有一个国际标准图书编号，它是一个10位的十进制数字，若要以它作关键字建立一个哈希表，当馆藏书种类不到10,000时，可采用此法构造一个四位数的哈希函数。如果一本书的编号为0-442-20586-4,则：
5、除留余数法
取关键字被某个不大于哈希表表长m的数p除后所得余数为哈希地址。
H(key)=key MOD p (p

‘柒’ 哈希表是一种算法还是一种数据结构呢

对于动态查找表而言，1) 表长不确定；2)在设计查找表时，只知道关键字所属范围，而不知道确切的关键字。因此，一般情况需建立一个函数关系，以f(key)作为关键字为key的录在表中的位置，通常称这个函数f(key)为哈希函数。(注意：这个函数并不一定是数学函数)

哈希函数是一个映象，即：将关键字的集合映射到某个地址集合上，它的设置很灵活，只要这个地址集合的大小不超出允许范围即可。

现实中哈希函数是需要构造的，并且构造的好才能使用的好。

用途：加密，解决冲突问题。。。。
用途很广，比特精灵中就使用了哈希函数，你可 以自己看看。
具体可以学习一下数据结构和算法的书。

‘捌’ hash算法是什么

Hash，就是把任意长度的输入（又叫做预映射，pre-image），通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，而不可能从散列值来唯一的确定输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。

使用哈希查找有两个步骤：

1、使用哈希函数将被查找的键转换为数组的索引。在理想的情况下，不同的键会被转换为不同的索引值，但是在有些情况下我们需要处理多个键被哈希到同一个索引值的情况。所以哈希查找的第二个步骤就是处理冲突。

2、处理哈希碰撞冲突。有很多处理哈希碰撞冲突的方法，本文后面会介绍拉链法和线性探测法。

‘玖’ 什么是哈希hash 算法

*nix系系统：
ES(Unix)
例子: IvS7aeT4NzQPM
说明：linux或者其他linux内核系统中
长度: 13 个字符
描述：第1、2位为salt，例子中的'Iv'位salt，后面的为hash值
系统：MD5(Unix)
例子：$1$12345678$XM4P3PrKBgKNnTaqG9P0T/
说明：Linux或者其他linux内核系统中
长度：34个字符
描述：开始的$1$位为加密标志，后面8位12345678为加密使用的salt,后面的为hash
加密算法：2000次循环调用MD5加密
系统：SHA-512(Unix)
例子：$6$12345678$U6Yv5E1lWn6mEESzKen42o6rbEm
说明：Linux或者其他linux内核系统中
长度: 13 个字符
描述：开始的$6$位为加密标志，后面8位为salt，后面的为hash
加密算法：5000次的SHA-512加密
系统：SHA-256(Unix)
例子：$5$12345678$jBWLgeYZbSvREnuBr5s3gp13vqi
说明：Linux或者其他linux内核系统中
长度: 55 个字符
描述：开始的$5$位为加密标志，后面8位为salt，后面的为hash
加密算法：5000次的SHA-256加密
系统：MD5(APR)
例子：$apr1$12345678$auQSX8Mvzt.tdBi4y6Xgj.
说明：Linux或者其他linux内核系统中
长度：37个字符
描述：开始的$apr1$位为加密标志，后面8位为salt，后面的为hash
加密算法：2000次循环调用MD5加密
windows系统：
windows
例子：Admin:
长度：98个字符
加密算法：MD4(MD4(Unicode($pass)).Unicode(strtolower($username)))
mysql
系统：mysql
例子：606717496665bcba
说明：老版本的MySql中
长度：8字节（16个字符）
说明：包括两个字节，且每个字的值不超过0x7fffffff
系统：MySQL5
例子：*
说明：较新版本的MySQL
长度：20字节（40位）
加密算法：SHA-1(SHA-1($pass))
其他系统：
系统：MD5(WordPress)
例子：$P$
说明：WordPress使用的md5
长度：34个字符
描述：$P$表示加密类型，然后跟着一位字符，经常是字符‘B’，后面是8位salt，后面是就是hash
加密算法：8192次md5循环加密

系统：MD5(phpBB3)
说明：phpBB 3.x.x.使用
例子：$H$9123456785DAERgALpsri.D9z3ht120
长度：34个字符
描述：开始的$H$为加密标志，后面跟着一个字符，一般的都是字符‘9’，然后是8位salt，然后是hash 值
加密算法：2048次循环调用MD5加密
系统：RAdmin v2.x
说明：Remote Administrator v2.x版本中
例子：
长度：16字节（32个字符）
加密算法：字符用0填充到100字节后，将填充过后的字符经过md5加密得到（32位值）
md5加密
标准MD5
例子：
使用范围：phpBB v2.x, Joomla 的 1.0.13版本前，及其他cmd
长度：16个字符
其他的加salt及变形类似：
md5($salt.$pass)
例子::12
md5(md5($pass))
例子:
md5(md5($pass).$salt)
例子::wQ6
md5(md5($salt).md5($pass))
例子: :wH6_S
md5(md5($salt).$pass)
例子: :1234

‘拾’ 哈希表算法的介绍

哈希表是种数据结构，它可以提供快速的插入操作和查找操作。哈希表也有一些缺点它是基于数组的，数组创建后难于扩展某些哈希表被基本填满时，性能下降得非常严重。这个问题是哈希表不可避免的，即冲突现象：对不同的关键字可能得到同一哈希地址。