【python進階】哈希算法（Hash）

一、定義

　　Hash ：散列，通過關於鍵值(key)的函數，將數據映射到內存存儲中一個位置來訪問。這個過程叫做Hash，這個映射函數稱做散列函數，存放記錄的數組稱做散列表(Hash Table)，又叫哈希表。

 

　　簡單地說，它是密碼學中的一個重要的函數，一般以Hash(.)表示。這個函數可以將任意一段數據（一般稱這段數據為“消息”）壓縮成固定長度的字符串（一般稱輸出的字符串為“摘要”）。哈希函數需要滿足下述條件：

　　　　1、確定性：哈希函數的算法是確定性算法，算法執行過程不引入任何隨機量。這意味着相同消息的哈希結果一定相同。

　　　　2、高效性：給定任意一個消息m，可以快速計算Hash(m)

　　　　3、目標抗碰撞性：給定任意一個消息m0,很難找到另一個消息m1，使得 Hash(m0) = Hash(m1)

　　　　4、廣義抗碰撞性：很難找到兩個消息m0不等於m1的情況下， 使得Hash(m0) = Hash(m1)

二、優點

　　先分類，再查找，通過計算，縮小范圍，加快查找速度

三、作用

　　1、數字簽名：給數據打指紋

　　2、密碼存儲

四、特性　

　　1、正向快速：給定明文和 hash 算法，在有限時間和有限資源內能計算出 hash 值。

　　2、逆向困難：給定（若干） hash 值，在有限時間內很難（基本不可能）逆推出明文。

　　3、輸入敏感：原始輸入信息修改一點信息，產生的 hash 值看起來應該都有很大不同。

　　4、沖突避免：很難找到兩段內容不同的明文，使得它們的 hash 值一致（發生沖突）。

五、hash算法　

　　1、直接定值法：取Key或者Key的某個線性函數值為散列地址。

　　2、數字分析法：需要知道Key的集合，並且Key的位數比地址位數多，選擇Key數字分布均勻的位。

Hash(Key) 取六位：

列數 ： 1 (2) 3 (4) 5 (6) (7) 8 (9) 10 11 12 (13)

key1： 5 2 4 2 7 5 8 5 3 6 5 1 3

key2： 5 4 4 8 7 7 7 5 4 8 9 5 1

key3： 3 1 5 3 7 8 5 4 6 3 5 5 2

key4： 5 3 6 4 3 2 5 4 5 3 2 6 4

 

其中(2、4、6、7、9、13) 這6列數字無重復，分布較均勻，取此六列作為Hash(Key)的值。

Hash(Key1) :225833

Hash(Key2):487741

Hash(Key3):138562

Hash(Key4):342554  

　　3、平方取中法：取Key平方值的中間幾位作為Hash地址。

　　4、折疊法：將關鍵字分割成位數相同的幾部分（最后一部分的位數可以不同），然后 取這幾部分的疊加和（舍去進位）作為哈希地址。 當Key的位數較多的時候數字分布均勻適合采用這種方案.

　　5、隨機數法：偽隨機探測再散列。

具體實現：建立一個偽隨機數發生器，Hash(Key) = random(Key). 以此偽隨機數作為哈希地址。

　　6、除留余數法：取關鍵字被某個除數 p 求余，得到的作為散列地址。即 H(Key) = Key % p；