哈希函数和哈希表

哈希函数的性质

哈希函数又名散列函数，对于经典哈希函数来说，它具有以下5点性质：

• 1、输入域无穷大
• 2、输出域有穷尽
• 3、输入一样输出肯定一样
• 4、当输入不一样输出也可能一样（哈希碰撞）
• 5、不同输入会均匀分布在输出域上（哈希函数的散列性）

如何生成多个哈希函数

这里我们介绍一种快速生成多个哈希函数的方法。

假如你急需要1000个哈希函数，并且这1000个哈希函数都要求相互独立，不能有相关性。这时，错误的方法是去在网上寻找1000个哈希函数。我们可以通过一个哈希函数来生成这样的1000个独立的哈希函数。

假如，你有一个哈希函数f，它的输出域是2^64，也就是16字节的字符串，每个位置上是16进制的数字0-9，a-f。

我们将这16字节的输出域分为两半，高八位，和低八位是相互独立的（这16位都相互独立）。这样，我们将高八位作为新的哈希函数f1的输出域，低八位作为新的哈希函数f2的输出域，得到两个新的哈希函数，它们之间相互独立。

故此可以通过以下算式得到1000个哈希函数：
f1+2f2=f3
f1+3f2=f4
f1+3*f2=f5
……

Hash表

哈希表的经典结构
在数据结构中，哈希表最开始被描述成一个指针数组，数组中存入的每个元素是指向一个链表头部的指针。

我们知道，哈希表中存入的数据是key,value类型的，哈希表能够put(key,value),同样也能get(key,value)或者remove(key,value)。当我们需要向哈希表中put（插入记录）时，我们将key拿出，通过哈希函数计算hashcode。假设我们预先留下的空间大小为16，我们就需要将通过key计算出的hashcode模以16，得到0-15之间的任意整数，然后我们将记录挂在相应位置的下面（包括key，value）。

注意：位于哪个位置下只与key有关，与value无关

例如我们要将下面这样一条记录插入哈希表中：

“shiyanlou”，666 #key是shiyanlou，value是666

首先我们通过哈希函数，计算shiyanlou的hashcode，然后模以16。假如我们得到的值是6，哈希表会先去检查6位置下是否存在数据。如果有，检查该节点中的key是否等于shiyanlou，如果等于，则将该节点中的value替换为666；如果不等于，则在链表的最后新添加一个节点，保存我们的记录。

由于哈希函数的性质，得到的hashcode会均匀分布在输出域上，所以模以16，得到的0-15之间的数目也相近。这就意味着我们哈希表每个位置下面的链表长度相近。

对于常见的几种数据结构来说，数组的特点是：容易寻址，但是插入和删除困难。而链表的特点是：寻址困难，但是插入和删除容易。而对于哈希表来说，它既容易寻址，同样插入和删除容易，这一点我们从它的数据结构中是显而易见的。

在实际哈希表应用中，它的查询速度近乎O（1），这是因为通过key计算hashcode的时间是常数项时间，而数组寻址的时间也是常数时间。在实际应用中，每个位置的链表长度不会太长，当到达一定长度后，哈希表会经历一次扩容，这就意味着遍历链表的时间也是常数时间。

所以，我们增删改查哈希表中的一条记录的时间可以默认为O（1）。

参考https://blog.csdn.net/qq_38180223/article/details/80911868