转自:http://hi.baidu.com/wwwanq/blog/item/91688d0eb39bebe4aa645756.html
hash定义了一种将字符组成的字符串转换为固定长度(一般是更短长度)的数值或索引值的方法,称为散列法,也叫哈希法。由于通过更短的哈希值比用原始值进行数据库搜索更快,这种方法一般用来在数据库中建立索引并进行搜索,同时还用在各种解密算法中。
设所有可能出现的关键字集合记为u(简称全集)。实际发生(即实际存储)的关键字集合记为k(|k|比|u|小得多)。|k|是集合k中元素的个数。
散列方法是使用函数hash将u映射到表t[0..m-1]的下标上(m=o(|u|))。这样以u中关键字为自变量,以h为函数的运算结果就是相应结点的存储地址。从而达到在o(1)时间内就可完成查找。
其中:
① hash:u→{0,1,2,…,m-1} ,通常称h为散列函数(hash function)。散列函数h的作用是压缩待处理的下标范围,使待处理的|u|个值减少到m个值,从而降低空间开销。
② t为散列表(hash table)。
③ hash(ki)(ki∈u)是关键字为ki结点存储地址(亦称散列值或散列地址)。
④ 将结点按其关键字的散列地址存储到散列表中的过程称为散列(hashing).
比如:有一组数据包括用户名字、电话、住址等,为了快速的检索,我们可以利用名字作为关键码,hash规则就是把名字中每一个字的拼音的第一个字母拿出来,把该字母在26个字母中的顺序值取出来加在一块作为改记录的地址。比如张三,就是z+s=26+19=45。就是把张三存在地址为45处。
但是这样存在一个问题,比如假如有个用户名字叫做:周四,那么计算它的地址时也是z+s=45,这样它与张三就有相同的地址,这就是冲突,也叫作碰撞!
冲突:两个不同的关键字,由于散列函数值相同,因而被映射到同一表位置上。该现象称为冲突(collision)或碰撞。发生冲突的两个关键字称为该散列函数的同义词(synonym)。
冲突基本上不可避免的,除非数据很少,我们只能采取措施尽量避免冲突,或者寻找解决冲突的办法。影响冲突的因素
冲突的频繁程度除了与h相关外,还与表的填满程度相关。
设m和n分别表示表长和表中填人的结点数,则将α=n/m定义为散列表的装填因子(load factor)。α越大,表越满,冲突的机会也越大。通常取α≤1。
散列函数的构造方法:
1、散列函数的选择有两条标准:简单和均匀。
简单指散列函数的计算简单快速;
均匀指对于关键字集合中的任一关键字,散列函数能以等概率将其映射到表空间的任何一个位置上。也就是说,散列函数能将子集k随机均匀地分布在表的地址集{0,1,…,m-1}上,以使冲突最小化。
2、常用散列函数
(1)直接定址法:比如在一个0~100岁的年龄统计表,我们就可以把年龄作为地址。
(2)平方取中法
具体方法:先通过求关键字的平方值扩大相近数的差别,然后根据表长度取中间的几位数作为散列函数值。又因为一个乘积的中间几位数和乘数的每一位都相关,所以由此产生的散列地址较为均匀。
(3)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。该方法的关键是选取m。选取的m应使得散列函数值尽可能与关键字的各位相关。m最好为素数(4)随机数法
选择一个随机函数,取关键字的随机函数值为它的散列地址,即
h(key)=random(key)
其中random为伪随机函数,但要保证函数值是在0到m-1之间。
处理冲突的方法:
1、开放定址法
hi=(h(key)+di) mod m i=1,2,...,k(k<=m-1)
其中m为表长,di为增量序列
如果di值可能为1,2,3,...m-1,称线性探测再散列。
如果di取值可能为1,-1,2,-2,4,-4,9,-9,16,-16,...k*k,-k*k(k<=m/2)
称二次探测再散列。
如果di取值可能为伪随机数列。称伪随机探测再散列。开放地址法堆装填因子的要求
开放定址法要求散列表的装填因子α≤l,实用中取α为0.5到0.9之间的某个值为宜。
②二次探查法(quadratic probing)
二次探查法的探查序列是:
hi=(h(key)+i*i)%m 0≤i≤m-1 //即di=i2
即探查序列为d=h(key),d+12,d+22,…,等。
该方法的缺陷是不易探查到整个散列空间。
③双重散列法(double hashing)
该方法是开放定址法中最好的方法之一,它的探查序列是:
hi=(h(key)+i*h1(key))%m 0≤i≤m-1 //即di=i*h1(key)
即探查序列为:
d=h(key),(d+h1(key))%m,(d+2h1(key))%m,…,等。
该方法使用了两个散列函数h(key)和h1(key),故也称为双散列函数探查法。
2、拉链法
拉链法解决冲突的方法
拉链法解决冲突的做法是:将所有关键字为同义词的结点链接在同一个单链表中。若选定的散列表长度为m,则可将散列表定义为一个由m个头指针组成的指针数组t[0..m-1]。凡是散列地址为i的结点,均插入到以t为头指针的单链表中。t中各分量的初值均应为空指针。在拉链法中,装填因子α可以大于1,但一般均取α≤1。
3、建立一个公共溢出区
假设哈希函数的值域为[0,m-1],则设向量hashtable[0..m-1]为基本表,另外设立存储空间向量overtable[0..v]用以存储发生冲突的记录。
性能分析
插入和删除的时间均取决于查找,故下面只分析查找操作的时间性能。
虽然散列表在关键字和存储位置之间建立了对应关系,理想情况是无须关键字的比较就可找到待查关键字。但是由于冲突的存在,散列表的查找过程仍是一个和关键字比较的过程,不过散列表的平均查找长度比顺序查找、二分查找等完全依赖于关键字比较的查找要小得多。
(1)查找成功的asl
散列表上的查找优于顺序查找和二分查找。
(2) 查找不成功的asl
对于不成功的查找,顺序查找和二分查找所需进行的关键字比较次数仅取决于表长,而散列查找所需进行的关键字比较次数和待查结点有关。因此,在等概率情况下,也可将散列表在查找不成功时的平均查找长度,定义为查找不成功时对关键字需要执行的平均比较次数。
注意:
①由同一个散列函数、不同的解决冲突方法构造的散列表,其平均查找长度是不相同的。
②散列表的平均查找长度不是结点个数n的函数,而是装填因子α的函数。因此在设计散列表时可选择α以控制散列表的平均查找长度。
③ α的取值
α越小,产生冲突的机会就小,但α过小,空间的浪费就过多。只要α选择合适,散列表上的平均查找长度就是一个常数,即散列表上查找的平均时间为o(1)。
④ 散列法与其他查找方法的区别
除散列法外,其他查找方法有共同特征为:均是建立在比较关键字的基础上。其中顺序查找是对无序集合的查找,每次关键字的比较结果为"="或"!="两种可能,其平均时间为o(n);其余的查找均是对有序集合的查找,每次关键字的比较有"="、"<"和">"三种可能,且每次比较后均能缩小下次的查找范围,故查找速度更快,其平均时间为o(lgn)。而散列法是根据关键字直接求出地址的查找方法,其查找的期望时间为o(1)。
例子:例子:选取哈希函数h(k)=(3k)%11,用线性探测再散列法处理冲突。
试在0~10的散列地址空间中,对关键序列22,41,53,46,30,13,01,67构造哈希表,并求等概率情况下查找不成功的平均查找长度asl。
分享到:
相关推荐
《Hash表的构建和冲突解决》文档可能详细介绍了如何构建哈希表、各种哈希函数的设计思路,以及在实际编程中如何运用这些方法来有效地解决冲突。可能涉及的具体内容包括: - 哈希表的基本结构和操作(如插入、删除、...
理解哈希函数的构造方法和冲突解决策略是设计和使用哈希表的关键,这对于优化算法和提升软件性能具有重要意义。无论是在字典、集合、去重等基本数据结构的实现,还是在字符串匹配、数据压缩、拼写检查等复杂应用场景...
在李羽修的《Hash函数的设计优化》文档中,可能详细讨论了这些优化策略,并提供了实际案例和分析,帮助读者理解如何在实践中优化哈希函数,以满足特定需求和挑战。对于IT专业人士来说,理解和掌握哈希函数的设计优化...
如果你需要自定义哈希函数或解决冲突的方法,可以继承`std::hash`并重载相关方法,或者直接实现自己的哈希表类。 在实际应用中,选择哪种冲突解决方法取决于具体的需求,如空间效率、时间效率、负载因子等因素。在...
通过本次课程设计,我们掌握了Hash表的建立和查找的知识点,并了解了哈希函数、哈希表、冲突解决等重要概念。 结语 Hash表的建立和查找是数据结构课程的重要内容,本文详细介绍了Hash表的建立和查找的知识点,并...
哈希表是一种高效的数据结构,它通过特定的哈希函数将键(key)映射到一个固定大小的数组中,以此实现快速的插入、查找和删除操作。...理解哈希函数的设计和冲突解决策略是理解和使用哈希表的关键。
6. **性能**:由于 UTHASH 使用了简单的哈希函数和链表法处理冲突,其性能可能会受到冲突率的影响。在设计结构体和选择哈希字段时,应尽量减少冲突,以优化查找和插入性能。 7. **源码可扩展性**:虽然 UTHASH 是一...
根据给定的文件信息,我们可以总结出以下关于 Hash 函数在 C 语言中的实现与...它不仅包含了哈希表的基本概念,还详细介绍了哈希表的创建、填充、冲突解决以及数据查找等关键操作。这对于理解和实现哈希表非常有帮助。
综上所述,C语言实现的Hash表涉及了哈希函数设计、冲突解决策略、结构体定义及基本操作的实现。在实际编程中,还需要考虑内存管理、性能优化等方面,以确保Hash表的高效运行。通过理解这些概念并结合C语言的特性,...
哈希表的设计要求平均查找长度不超过2,这需要优化哈希函数和冲突解决策略。 实验者选择了一种基于伪随机数的方法来构建哈希函数和处理冲突。首先,将名字字符串中所有字符的ASCII值相加得到一个关键字,然后用这个...
2.哈希表的构造方法 2.2 数字分析法 2.3 平方取中法 2.4 折叠法 2.5随机数法 2.6除留余数法
cout 输入Hash函数的余数" ; cin >> mod; cout 输入数据的个数" ; cin >> account; creat_table(table, length, mod, account); print(table); cout 平均查找长度: " (table, length) ; return 0; } ``` ...
总的来说,数据结构课程设计中的哈希表项目,旨在让学生深入理解哈希表的内部机制,学习如何设计和实现高效的哈希函数,以及冲突解决策略,同时锻炼C++编程能力。通过这个项目,学生可以提升问题解决能力和抽象思维...
在计算机科学中,哈希(Hash)函数是一种用于将任意长度的数据映射为固定长度输出的算法。这种输出通常称为哈希值,它在数据结构(如...同时,为了提高哈希表的效率,通常还会结合开放寻址法或链地址法等冲突解决策略。
数据结构课程设计,用C语言写的 一、任务描述 扫描一个C源程序,用Hash表存储该程序中...③Hash函数,解决冲突,统计冲突次数。key => 地址 ④插入Hash表,或调整Hash表项中的频度 ⑤输出Hash表,关键词总数,冲突次数
哈希表的工作机制基于“哈希函数”和“冲突解决”。哈希函数将输入(键)映射到一个固定大小的数组索引,使得查找、插入和删除操作的时间复杂度可以达到平均情况下的O(1)。然而,由于哈希函数的特性,不同的键可能会...
`study-hash`这个文件可能是对哈希表学习的代码实现,包括了哈希函数的设计、冲突处理方法的实现,以及可能的一些性能测试。通过阅读和理解这个程序,你可以更深入地掌握哈希表的工作原理和实际运用。在实践中,不断...
哈希表(Hash Table)是一种数据结构,它...暴雪的哈希表实现提供了关于如何构建高效哈希表的一个实例,它不仅包括哈希函数的设计,还有对冲突解决策略的考虑,这对于理解和优化自己的哈希表实现具有重要的参考价值。
在"HASH函数及其应用_朱全民.ppt"中,主要讨论了哈希函数的构造方法、冲突处理以及实际应用。 一、哈希函数构造方法 1. 直接取余法:这是最简单的哈希函数构造方式,通过将关键字k除以表长m取余数来确定哈希值。...
在编程领域,哈希表(Hash Table)是一种高效的数据结构,...总之,自己实现哈希表需要考虑哈希函数设计、冲突解决、内存管理和性能优化等多个方面。通过理解和实践这些知识点,我们可以创建出高效且可靠的哈希表实现。