wdzxl198
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暴雪游戏(Blizzard)的高效哈希算法

最近需要研究下文本搜索和字符串匹配算法，想到哈希的搜索性能不错，于是查找有关哈希搜索方面的算法，有幸见到rainleaf的大作，确实不错，转载至此供大家学习进步！

原文如下：（原文地址：http://blog.csdn.net/eaglewood2005/archive/2009/07/30/4394583.aspx ）


     近期由于需要，研究了魔兽文件打包管理器的相关算法，重点对其文件索引表的生成和查找进行了研究：采用哈希表进行，在冲突方面的处理方 面，采用线性探测再散列。在添加和查找过程中进行了三次哈希，第一个哈希值用来查找，后两个哈希值用来校验，这样可以大大减少冲突的几率。

      这里对其进行了简单的封装，扩展时，仅仅需要对结构体进行扩展即可。更为详细的说明，参考代码：【转载请保留版权，谢谢】

一、类声明头文件

  1. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  2. // Name:        HashAlgo.h   
  3. // Purpose:     使用魔兽Hash算法，实现索引表的填充和查找功能。   
  4. // Author:      陈相礼   
  5. // Modified by:   
  6. // Created:     07/30/09   
  7. // RCS-ID:      $Id: treetest.h 43021 2009-07-30 16:36:51Z VZ $   
  8. // Copyright:   (C) Copyright 2009, TSong Corporation, All Rights Reserved.   
  9. // Licence:        
  10. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  11.   
  12. #define MAXFILENAME 255     // 最大文件名长度   
  13. #define MAXTABLELEN 1024    // 默认哈希索引表大小   
  14.   
  15. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  16. // 测试宏定义，正式使用时关闭   
  17. #define DEBUGTEST 1   
  18.   
  19. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  20. // 哈希索引表定义   
  21. typedef   struct   
  22. {  
  23.     long  nHashA;  
  24.     long  nHashB;  
  25.     bool  bExists;  
  26.     char  test_filename[MAXFILENAME];  
  27.     // ......   
  28. } MPQHASHTABLE;  
  29.   
  30. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  31. // 对哈希索引表的算法进行封装   
  32. class  CHashAlgo  
  33. {  
  34. public :  
  35.   
  36. #if DEBUGTEST   
  37.     long   testid;    // 测试之用   
  38. #endif   
  39.   
  40.     CHashAlgo( const   long  nTableLength = MAXTABLELEN ) // 创建指定大小的哈希索引表，不带参数的构造函数创建默认大小的哈希索引表   
  41.     {  
  42.         prepareCryptTable();  
  43.         m_tablelength = nTableLength;  
  44.           
  45.         m_HashIndexTable = new  MPQHASHTABLE[nTableLength];  
  46.         for  (  int  i = 0; i < nTableLength; i++ )  
  47.         {  
  48.             m_HashIndexTable[i].nHashA = -1;  
  49.             m_HashIndexTable[i].nHashB = -1;  
  50.             m_HashIndexTable[i].bExists = false ;  
  51.             m_HashIndexTable[i].test_filename[0] = '/0' ;  
  52.         }          
  53.     }  
  54.   
  55.     void  prepareCryptTable();                                                // 对哈希索引表预处理   
  56.   
  57.     unsigned long  HashString( char  *lpszFileName, unsigned  long  dwHashType);  // 求取哈希值       
  58.     long  GetHashTablePos(  char  *lpszString );                                // 得到在定长表中的位置   
  59.     bool  SetHashTable(  char  *lpszString );                                   // 将字符串散列到哈希表中   
  60.   
  61.     unsigned long  GetTableLength( void );  
  62.     void  SetTableLength(  const  unsigned  long  nLength );  
  63.   
  64.     ~CHashAlgo()  
  65.     {  
  66.         if  ( NULL != m_HashIndexTable )  
  67.         {  
  68.             delete  []m_HashIndexTable;  
  69.             m_HashIndexTable = NULL;  
  70.             m_tablelength = 0;  
  71.         }  
  72.     }  
  73. protected :  
  74.   
  75. private :  
  76.     unsigned long  cryptTable[0x500];  
  77.     unsigned long  m_tablelength;     // 哈希索引表长度   
  78.     MPQHASHTABLE *m_HashIndexTable;  
  79. };  

[cpp]  view plain copy
  1. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  2. // Name:        HashAlgo.h  
  3. // Purpose:     使用魔兽Hash算法，实现索引表的填充和查找功能。  
  4. // Author:      陈相礼  
  5. // Modified by:  
  6. // Created:     07/30/09  
  7. // RCS-ID:      $Id: treetest.h 43021 2009-07-30 16:36:51Z VZ $  
  8. // Copyright:   (C) Copyright 2009, TSong Corporation, All Rights Reserved.  
  9. // Licence:       
  10. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  11. #define MAXFILENAME 255     // 最大文件名长度  
  12. #define MAXTABLELEN 1024    // 默认哈希索引表大小  
  13. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  14. // 测试宏定义，正式使用时关闭  
  15. #define DEBUGTEST 1  
  16. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  17. // 哈希索引表定义  
  18. typedef struct  
  19. {  
  20.     long nHashA;  
  21.     long nHashB;  
  22.     bool bExists;  
  23.     char test_filename[MAXFILENAME];  
  24.     // ......  
  25. } MPQHASHTABLE;  
  26. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  27. // 对哈希索引表的算法进行封装  
  28. class CHashAlgo  
  29. {  
  30. public:  
  31. #if DEBUGTEST  
  32.     long  testid;   // 测试之用  
  33. #endif  
  34.     CHashAlgo( const long nTableLength = MAXTABLELEN )// 创建指定大小的哈希索引表，不带参数的构造函数创建默认大小的哈希索引表  
  35.     {  
  36.         prepareCryptTable();  
  37.         m_tablelength = nTableLength;  
  38.           
  39.         m_HashIndexTable = new MPQHASHTABLE[nTableLength];  
  40.         for ( int i = 0; i < nTableLength; i++ )  
  41.         {  
  42.             m_HashIndexTable[i].nHashA = -1;  
  43.             m_HashIndexTable[i].nHashB = -1;  
  44.             m_HashIndexTable[i].bExists = false;  
  45.             m_HashIndexTable[i].test_filename[0] = '/0';  
  46.         }          
  47.     }  
  48.     void prepareCryptTable();                                               // 对哈希索引表预处理  
  49.     unsigned long HashString(char *lpszFileName, unsigned long dwHashType); // 求取哈希值      
  50.     long GetHashTablePos( char *lpszString );                               // 得到在定长表中的位置  
  51.     bool SetHashTable( char *lpszString );                                  // 将字符串散列到哈希表中  
  52.     unsigned long GetTableLength(void);  
  53.     void SetTableLength( const unsigned long nLength );  
  54.     ~CHashAlgo()  
  55.     {  
  56.         if ( NULL != m_HashIndexTable )  
  57.         {  
  58.             delete []m_HashIndexTable;  
  59.             m_HashIndexTable = NULL;  
  60.             m_tablelength = 0;  
  61.         }  
  62.     }  
  63. protected:  
  64. private:  
  65.     unsigned long cryptTable[0x500];  
  66.     unsigned long m_tablelength;    // 哈希索引表长度  
  67.     MPQHASHTABLE *m_HashIndexTable;  
  68. };  

二、类实现文件

  1. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  2. // Name:        HashAlgo.cpp   
  3. // Purpose:     使用魔兽Hash算法，实现索引表的填充和查找功能。   
  4. // Author:      陈相礼   
  5. // Modified by:   
  6. // Created:     07/30/09   
  7. // RCS-ID:      $Id: treetest.h 43021 2009-07-30 16:36:51Z VZ $   
  8. // Copyright:   (C) Copyright 2009, TSong Corporation, All Rights Reserved.   
  9. // Licence:        
  10. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  11.   
  12. #include "windows.h"   
  13. #include "HashAlgo.h"   
  14.   
  15. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  16. // 预处理   
  17. void  CHashAlgo::prepareCryptTable()  
  18. {   
  19.     unsigned long  seed = 0x00100001, index1 = 0, index2 = 0, i;  
  20.   
  21.     for ( index1 = 0; index1 < 0x100; index1++ )  
  22.     {   
  23.         for ( index2 = index1, i = 0; i < 5; i++, index2 += 0x100 )  
  24.         {   
  25.             unsigned long  temp1, temp2;  
  26.             seed = (seed * 125 + 3) % 0x2AAAAB;  
  27.             temp1 = (seed & 0xFFFF) << 0x10;  
  28.             seed = (seed * 125 + 3) % 0x2AAAAB;  
  29.             temp2 = (seed & 0xFFFF);  
  30.             cryptTable[index2] = ( temp1 | temp2 );   
  31.         }   
  32.     }   
  33. }  
  34.   
  35. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  36. // 求取哈希值   
  37. unsigned long  CHashAlgo::HashString( char  *lpszFileName, unsigned  long  dwHashType)  
  38. {   
  39.     unsigned char  *key = (unsigned  char  *)lpszFileName;  
  40.     unsigned long  seed1 = 0x7FED7FED, seed2 = 0xEEEEEEEE;  
  41.     int  ch;  
  42.   
  43.     while (*key != 0)  
  44.     {   
  45.         ch = toupper(*key++);  
  46.   
  47.         seed1 = cryptTable[(dwHashType << 8) + ch] ^ (seed1 + seed2);  
  48.         seed2 = ch + seed1 + seed2 + (seed2 << 5) + 3;   
  49.     }  
  50.     return  seed1;   
  51. }  
  52.   
  53. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  54. // 得到在定长表中的位置   
  55. long  CHashAlgo::GetHashTablePos( char  *lpszString)  
  56.   
  57. {   
  58.     const  unsigned  long  HASH_OFFSET = 0, HASH_A = 1, HASH_B = 2;  
  59.     unsigned long  nHash = HashString(lpszString, HASH_OFFSET);  
  60.     unsigned long  nHashA = HashString(lpszString, HASH_A);  
  61.     unsigned long  nHashB = HashString(lpszString, HASH_B);  
  62.     unsigned long  nHashStart = nHash % m_tablelength,  
  63.         nHashPos = nHashStart;  
  64.   
  65.     while  ( m_HashIndexTable[nHashPos].bExists)  
  66.     {   
  67.         if (m_HashIndexTable[nHashPos].nHashA == nHashA && m_HashIndexTable[nHashPos].nHashB == nHash)   
  68.             return  nHashPos;   
  69.         else    
  70.             nHashPos = (nHashPos + 1) % m_tablelength;  
  71.   
  72.         if  (nHashPos == nHashStart)   
  73.             break ;   
  74.     }  
  75.   
  76.     return  -1;  //没有找到   
  77. }  
  78. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  79. // 通过传入字符串，将相应的表项散列到索引表相应位置中去   
  80. bool  CHashAlgo::SetHashTable(  char  *lpszString )  
  81. {  
  82.     const  unsigned  long  HASH_OFFSET = 0, HASH_A = 1, HASH_B = 2;  
  83.     unsigned long  nHash = HashString(lpszString, HASH_OFFSET);  
  84.     unsigned long  nHashA = HashString(lpszString, HASH_A);  
  85.     unsigned long  nHashB = HashString(lpszString, HASH_B);  
  86.     unsigned long  nHashStart = nHash % m_tablelength,  
  87.         nHashPos = nHashStart;  
  88.   
  89.     while  ( m_HashIndexTable[nHashPos].bExists)  
  90.     {   
  91.         nHashPos = (nHashPos + 1) % m_tablelength;  
  92.         if  (nHashPos == nHashStart)   
  93.         {  
  94.   
  95. #if DEBUGTEST   
  96.             testid = -1;  
  97. #endif   
  98.   
  99.             return   false ;   
  100.         }  
  101.     }  
  102.     m_HashIndexTable[nHashPos].bExists = true ;  
  103.     m_HashIndexTable[nHashPos].nHashA = nHashA;  
  104.     m_HashIndexTable[nHashPos].nHashB = nHash;  
  105.     strcpy( m_HashIndexTable[nHashPos].test_filename, lpszString );  
  106.   
  107. #if DEBUGTEST   
  108.     testid = nHashPos;  
  109. #endif   
  110.   
  111.     return   true ;  
  112. }  
  113.   
  114. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  115. // 取得哈希索引表长   
  116. unsigned long  CHashAlgo::GetTableLength( void )  
  117. {  
  118.     return  m_tablelength;  
  119. }  
  120.   
  121. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  122. // 设置哈希索引表长   
  123. void  CHashAlgo::SetTableLength(  const  unsigned  long  nLength )  
  124. {  
  125.     m_tablelength = nLength;  
  126.     return ;  
  127. }  

[cpp]  view plain copy
  1. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  2. // Name:        HashAlgo.cpp  
  3. // Purpose:     使用魔兽Hash算法，实现索引表的填充和查找功能。  
  4. // Author:      陈相礼  
  5. // Modified by:  
  6. // Created:     07/30/09  
  7. // RCS-ID:      $Id: treetest.h 43021 2009-07-30 16:36:51Z VZ $  
  8. // Copyright:   (C) Copyright 2009, TSong Corporation, All Rights Reserved.  
  9. // Licence:       
  10. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  11. #include "windows.h"  
  12. #include "HashAlgo.h"  
  13. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  14. // 预处理  
  15. void CHashAlgo::prepareCryptTable()  
  16. {   
  17.     unsigned long seed = 0x00100001, index1 = 0, index2 = 0, i;  
  18.     for( index1 = 0; index1 < 0x100; index1++ )  
  19.     {   
  20.         for( index2 = index1, i = 0; i < 5; i++, index2 += 0x100 )  
  21.         {   
  22.             unsigned long temp1, temp2;  
  23.             seed = (seed * 125 + 3) % 0x2AAAAB;  
  24.             temp1 = (seed & 0xFFFF) << 0x10;  
  25.             seed = (seed * 125 + 3) % 0x2AAAAB;  
  26.             temp2 = (seed & 0xFFFF);  
  27.             cryptTable[index2] = ( temp1 | temp2 );   
  28.         }   
  29.     }   
  30. }  
  31. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  32. // 求取哈希值  
  33. unsigned long CHashAlgo::HashString(char *lpszFileName, unsigned long dwHashType)  
  34. {   
  35.     unsigned char *key = (unsigned char *)lpszFileName;  
  36.     unsigned long seed1 = 0x7FED7FED, seed2 = 0xEEEEEEEE;  
  37.     int ch;  
  38.     while(*key != 0)  
  39.     {   
  40.         ch = toupper(*key++);  
  41.         seed1 = cryptTable[(dwHashType << 8) + ch] ^ (seed1 + seed2);  
  42.         seed2 = ch + seed1 + seed2 + (seed2 << 5) + 3;   
  43.     }  
  44.     return seed1;   
  45. }  
  46. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  47. // 得到在定长表中的位置  
  48. long CHashAlgo::GetHashTablePos(char *lpszString)  
  49. {   
  50.     const unsigned long HASH_OFFSET = 0, HASH_A = 1, HASH_B = 2;  
  51.     unsigned long nHash = HashString(lpszString, HASH_OFFSET);  
  52.     unsigned long nHashA = HashString(lpszString, HASH_A);  
  53.     unsigned long nHashB = HashString(lpszString, HASH_B);  
  54.     unsigned long nHashStart = nHash % m_tablelength,  
  55.         nHashPos = nHashStart;  
  56.     while ( m_HashIndexTable[nHashPos].bExists)  
  57.     {   
  58.         if (m_HashIndexTable[nHashPos].nHashA == nHashA && m_HashIndexTable[nHashPos].nHashB == nHash)   
  59.             return nHashPos;   
  60.         else   
  61.             nHashPos = (nHashPos + 1) % m_tablelength;  
  62.         if (nHashPos == nHashStart)   
  63.             break;   
  64.     }  
  65.     return -1; //没有找到  
  66. }  
  67. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  68. // 通过传入字符串，将相应的表项散列到索引表相应位置中去  
  69. bool CHashAlgo::SetHashTable( char *lpszString )  
  70. {  
  71.     const unsigned long HASH_OFFSET = 0, HASH_A = 1, HASH_B = 2;  
  72.     unsigned long nHash = HashString(lpszString, HASH_OFFSET);  
  73.     unsigned long nHashA = HashString(lpszString, HASH_A);  
  74.     unsigned long nHashB = HashString(lpszString, HASH_B);  
  75.     unsigned long nHashStart = nHash % m_tablelength,  
  76.         nHashPos = nHashStart;  
  77.     while ( m_HashIndexTable[nHashPos].bExists)  
  78.     {   
  79.         nHashPos = (nHashPos + 1) % m_tablelength;  
  80.         if (nHashPos == nHashStart)   
  81.         {  
  82. #if DEBUGTEST  
  83.             testid = -1;  
  84. #endif  
  85.             return false;   
  86.         }  
  87.     }  
  88.     m_HashIndexTable[nHashPos].bExists = true;  
  89.     m_HashIndexTable[nHashPos].nHashA = nHashA;  
  90.     m_HashIndexTable[nHashPos].nHashB = nHash;  
  91.     strcpy( m_HashIndexTable[nHashPos].test_filename, lpszString );  
  92. #if DEBUGTEST  
  93.     testid = nHashPos;  
  94. #endif  
  95.     return true;  
  96. }  
  97. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  98. // 取得哈希索引表长  
  99. unsigned long CHashAlgo::GetTableLength(void)  
  100. {  
  101.     return m_tablelength;  
  102. }  
  103. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
  104. // 设置哈希索引表长  
  105. void CHashAlgo::SetTableLength( const unsigned long nLength )  
  106. {  
  107.     m_tablelength = nLength;  
  108.     return;  
  109. }  

三、测试主文件

  1. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  2. // Name:        DebugMain.cpp   
  3. // Purpose:     测试Hash算法封装的类，完成索引表的填充和查找功能的测试。   
  4. // Author:      陈相礼   
  5. // Modified by:   
  6. // Created:     07/30/09   
  7. // RCS-ID:      $Id: treetest.h 43021 2009-07-30 16:36:51Z VZ $   
  8. // Copyright:   (C) Copyright 2009, TSong Corporation, All Rights Reserved.   
  9. // Licence:        
  10. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  11.   
  12. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  13. // 测试参数设定宏   
  14. #define TESTNUM 32   
  15.   
  16. #include <iostream>   
  17. #include <fstream>   
  18. #include "HashAlgo.h"   
  19.   
  20. using   namespace  std;  
  21.   
  22. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  23. // 测试主函数开始   
  24. int  main(  int  argc,  char  **argv )  
  25. {  
  26.     CHashAlgo hash_test( TESTNUM );  
  27.   
  28.     cout << "取得初始化散列索引表长为："  << hash_test.GetTableLength() << endl;  
  29.   
  30.     bool  is_success = hash_test.SetHashTable(  "test"  );  
  31.     if  ( is_success )  
  32.     {  
  33.         cout << "散列结果一：成功！"  << endl;  
  34.     }  
  35.     else   
  36.     {  
  37.         cout << "散列结果一：失败！"  << endl;  
  38.     }  
  39.       
  40.     is_success = hash_test.SetHashTable( "测试"  );  
  41.     if  ( is_success )  
  42.     {  
  43.         cout << "散列结果二：成功！"  << endl;  
  44.     }  
  45.     else   
  46.     {  
  47.         cout << "散列结果二：失败！"  << endl;  
  48.     }  
  49.   
  50.     long  pos = hash_test.GetHashTablePos(  "test"  );  
  51.     cout << "查找测试字符串：/"test/" 的散列位置："  << pos << endl;  
  52.     pos = hash_test.GetHashTablePos( "测试"  );  
  53.     cout << "查找测试字符串：“测试” 的散列位置："  << pos << endl;  
  54.   
  55.     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  56.     // 散列测试   
  57.     for  (  int  i = 0; i < TESTNUM; i++ )  
  58.     {  
  59.         char  buff[32];  
  60.         sprintf(buff, "abcdefg%d." , i);  
  61.         is_success = hash_test.SetHashTable(buff);  
  62.         is_success ? cout << buff << "散列结果：成功！位置：" << hash_test.testid << endl : cout << buff <<  "散列结果：失败！"  << endl;        
  63.     }  
  64.     system( "pause"  );  
  65.     //////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
  66.     // 查找测试   
  67.     for  (  int  i = 0; i < TESTNUM; i++ )  
  68.     {  
  69.         char  buff[32];  
  70.         sprintf(buff, "abcdefg%d." , i);  
  71.         pos = hash_test.GetHashTablePos( buff );  
  72.         pos != -1 ?  cout << "查找测试字符串：" << buff << " 的散列位置：" << pos << endl : cout << buff <<  "存在冲突！"  << endl;     
  73.     }  
  74.   
  75.     system( "pause"  );  
  76.     return  0;  
  77. }  

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