常用哈希函数的比较及其实现

基本概念
所谓完美哈希函数。就是指没有冲突的哈希函数。即对随意的 key1 != key2 有h(key1) != h(key2)。
设定义域为X，值域为Y, n=|X|,m=|Y|。那么肯定有m>=n,假设对于不同的key1,key2属于X,有h(key1)!=h(key2)，那么称h为完美哈希函数，当m=n时，h称为最小完美哈希函数（这个时候就是一一映射了）。

在处理大规模字符串数据时。常常要为每一个字符串分配一个整数ID。这就须要一个字符串的哈希函数。怎么样找到一个完美的字符串hash函数呢？

有一些经常使用的字符串hash函数。

像BKDRHash，APHash。DJBHash。JSHash，RSHash。SDBMHash，PJWHash。ELFHash等等。都是比較经典的。

经常使用的字符串Hash函数还有ELFHash，APHash等等，都是十分简单有效的方法。

这些函数使用位运算使得每个字符都对最后的函数值产生影响。另外还有以MD5和SHA1为代表的杂凑函数。这些函数差点儿不可能找到碰撞。

经常使用字符串哈希函数有 BKDRHash。APHash。DJBHash，JSHash，RSHash，SDBMHash，PJWHash，ELFHash等等。对于以上几种哈希函数。我对其进行了一个小小的评測。

Hash函数数据1数据2数据3数据4数据1得分数据2得分数据3得分数据4得分平均分
BKDRHash20477448196.5510090.9582.0592.64
APHash23475449396.5588.4610051.2886.28
DJBHash22497547496.5592.31010083.43
JSHash14476150610084.6296.8317.9581.94
RSHash10486150510010051.5820.5175.96
SDBMHash32484950493.192.3157.0123.0872.41
PJWHash302648785130043.89021.95
ELFHash302648785130043.89021.95

当中数据1为100000个字母和数字组成的随机串哈希冲突个数。

 

数据2为100000个有意义的英文句子哈希冲突个数。数据3为数据1的哈希值与 1000003(大素数)求模后存储到线性表中冲突的个数。

数据4为数据1的哈希值与10000019(更大素数)求模后存储到线性表中冲突的个数。

经过比較。得出以上平均得分。

平均数为平方平均数。能够发现，BKDRHash不管是在实际效果还是编码实现中。效果都是最突出的。APHash也是较为优秀的算法。DJBHash,JSHash,RSHash与SDBMHash各有千秋。PJWHash与ELFHash效果最差，但得分相似，其算法本质是相似的。

C语言实现的hash()如下:

unsigned int SDBMHash(char *str)
{unsigned int hash = 0;while (*str){// equivalent to: hash = 65599*hash + (*str++);hash = (*str++) + (hash << 6) + (hash << 16) - hash;}return (hash & 0x7FFFFFFF);
}// RS Hash Function
unsigned int RSHash(char *str)
{unsigned int b = 378551;unsigned int a = 63689;unsigned int hash = 0;while (*str){hash = hash * a + (*str++);a *= b;}return (hash & 0x7FFFFFFF);
}// JS Hash Function
unsigned int JSHash(char *str)
{unsigned int hash = 1315423911;while (*str){hash ^= ((hash << 5) + (*str++) + (hash >> 2));}return (hash & 0x7FFFFFFF);
}// P. J. Weinberger Hash Function
unsigned int PJWHash(char *str)
{unsigned int BitsInUnignedInt = (unsigned int)(sizeof(unsigned int) * 8);unsigned int ThreeQuarters    = (unsigned int)((BitsInUnignedInt  * 3) / 4);unsigned int OneEighth        = (unsigned int)(BitsInUnignedInt / 8);unsigned int HighBits         = (unsigned int)(0xFFFFFFFF) << (BitsInUnignedInt - OneEighth);unsigned int hash             = 0;unsigned int test             = 0;while (*str){hash = (hash << OneEighth) + (*str++);if ((test = hash & HighBits) != 0){hash = ((hash ^ (test >> ThreeQuarters)) & (~HighBits));}}return (hash & 0x7FFFFFFF);
}// ELF Hash Function
unsigned int ELFHash(char *str)
{unsigned int hash = 0;unsigned int x    = 0;while (*str){hash = (hash << 4) + (*str++);if ((x = hash & 0xF0000000L) != 0){hash ^= (x >> 24);hash &= ~x;}}return (hash & 0x7FFFFFFF);
}// BKDR Hash Function
unsigned int BKDRHash(char *str)
{unsigned int seed = 131; // 31 131 1313 13131 131313 etc..unsigned int hash = 0;while (*str){hash = hash * seed + (*str++);}return (hash & 0x7FFFFFFF);
}// DJB Hash Function
unsigned int DJBHash(char *str)
{unsigned int hash = 5381;while (*str){hash += (hash << 5) + (*str++);}return (hash & 0x7FFFFFFF);
}// AP Hash Function
unsigned int APHash(char *str)
{unsigned int hash = 0;int i;for (i=0; *str; i++){if ((i & 1) == 0){hash ^= ((hash << 7) ^ (*str++) ^ (hash >> 3));}else{hash ^= (~((hash << 11) ^ (*str++) ^ (hash >> 5)));}}return (hash & 0x7FFFFFFF);
}

上面部分参考了：https://www.cnblogs.com/yxwkf/p/5397780.html

或者使用模板的方式(C++)：//6种字符串哈希算法


template<class T>
size_t BKDRHash(const T * str)
{register size_t hash = 0;while (size_t ch = (size_t)*str++){hash = hash * 131 + ch;   // 也可以乘以31、131、1313、13131、131313..         }return hash;
}
template<class T>
size_t SDBMHash(const T *str)
{register size_t hash = 0;while (size_t ch = (size_t)*str++){hash = 65599 * hash + ch;//hash = (size_t)ch + (hash << 6) + (hash << 16) - hash;  }return hash;
}
template<class T>
size_t RSHash(const T *str)
{register size_t hash = 0;size_t magic = 63689;while (size_t ch = (size_t)*str++){hash = hash * magic + ch;magic *= 378551;}return hash;
}
template<class T>
size_t APHash(const T *str)
{register size_t hash = 0;size_t ch;for (long i = 0; ch = (size_t)*str++; i++){if ((i & 1) == 0){hash ^= ((hash << 7) ^ ch ^ (hash >> 3));}else{hash ^= (~((hash << 11) ^ ch ^ (hash >> 5)));}}return hash;
}
template<class T>
size_t JSHash(const T *str)
{if (!*str)        // 这是由本人添加，以保证空字符串返回哈希值0  return 0;register size_t hash = 1315423911;while (size_t ch = (size_t)*str++){hash ^= ((hash << 5) + ch + (hash >> 2));}return hash;
}
template<class T>
size_t DEKHash(const T* str)
{if (!*str)        // 以保证空字符串返回哈希值0  return 0;register size_t hash = 1315423911;while (size_t ch = (size_t)*str++){hash = ((hash << 5) ^ (hash >> 27)) ^ ch;}return hash;
}

 

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