经典哈希算法详解:RS、JS、PJW与ELF实现

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经典 hash 算法是一类在计算机科学中广泛应用的数据哈希技术,其目的是将任意长度的输入(如字符串)转换成固定长度的输出(通常是整数),以便于数据存储、查找和校验。这里介绍了一些常见的经典 hash 算法,包括: 1. **R-S Hash** (Rabin-Karp 算法) - R-S Hash 的实现是通过一个线性迭代过程,使用两个常数 `a` 和 `b`(在这个例子中,`a=63689` 和 `b=378551`),将输入字符串中的每个字符乘以 `a`,然后加上当前字符的ASCII值,再用 `a` 乘以之前的结果。这个过程重复进行,直至遍历完整个字符串,最终返回得到的哈希值。 2. **Jenkins Hash (JS Hash)** - Jenkins Hash 是一种基于位操作的简单哈希函数,通过异或操作和位移来更新哈希值。对于每个输入字符,它将当前哈希值与自身左移5位、加上字符值以及右移2位的结果异或,这样能保持较高的碰撞概率分散性。 3. **Polynomial Jaccard-Weisstein (PJW) Hash** - PJW Hash 更加复杂,它通过逐位处理字符串,并对高位进行特殊处理来增强散列的均匀性。首先计算 `BitsInUnsignedInt`(表示无符号整数的位数)、`ThreeQuarters`、`OneEighth` 和 `HighBits`,然后对输入字符进行左移和异或操作,如果结果与 `HighBits` 有交集,则进行更复杂的调整,确保高阶位的均匀分布。 4. **ELF Hash** - ELF Hash(Elias-Fano Hashing)通常用于处理文本,它的核心思想是通过位操作和掩码来更新哈希值。每次迭代中,它将当前哈希值左移4位并加上当前字符,然后检查低四位是否被置为0(`x&0xF0000000L`),若被置为0,则对高位进行异或操作(`hash^=(x>>24)`),再清除这四位。这种方法可以减少哈希冲突的可能性。 这些经典 hash 算法在信息安全、数据校验、密码学、数据库索引、文本搜索等领域都有应用。它们的特点各异,有的注重性能,有的注重碰撞概率的均匀分布,选择合适的哈希算法取决于具体的应用场景和需求。在实际编程中,使用这些算法时需要注意调整参数,确保结果的稳定性与安全性。