数据结构与程序设计(王丽苹)23hash函数课件.ppt

数据结构与程序设计(王丽苹)23hash函数ppt课件目录引言Hash函数概述Hash函数的性质Hash函数的设计Hash函数的应用总结与展望参考文献01引言哈希函数是一种将任意长度的数据映射为固定长度字符串的算法。哈希函数的概念哈希函数的应用哈希函数的特性哈希函数在数据结构、加密、存储等领域有广泛应用。哈希函数具有唯一性、高效性、可逆性等特性。030201主题简介03培养解决实际问题的能力，提高编程技能。01掌握哈希函数的基本原理和实现方法。02了解哈希表、哈希算法等应用场景。课程目标02Hash函数概述什么是Hash函数01Hash函数是一种将任意长度的输入数据（通常是字符串）映射为固定长度输出的算法。02输出结果通常称为哈希值、哈希码或简称为hash。Hash函数主要用于快速查找、数据完整性验证以及密码学等领域。03123通过哈希值快速定位到数据项，提高数据检索效率。数据检索比较哈希值可以快速判断两个数据是否相同，常用于文件校验、数据完整性验证等。数据校验哈希函数在加密算法中扮演重要角色，如SHA-256等。密码学应用Hash函数的用途加密哈希函数主要用于数据完整性验证和数字签名，如SHA-256、SHA-3等。摘要哈希函数主要用于数据压缩和简短信息的哈希，如MD5、SHA-1等。散列哈希函数主要用于数据检索和快速查找，如OpenSSL的哈希函数等。常见的Hash函数类型03Hash函数的性质冲突是指不同的输入数据经过hash函数计算后，输出的哈希地址相同的现象。使用开放寻址法、链地址法等解决冲突。冲突避免常见方法定义散列均匀性是指哈希函数将数据均匀地分布到哈希表中的能力。定义哈希表的负载因子，即哈希表中已使用的槽位数与总槽位数之比。衡量指标散列均匀性定义散列速度是指哈希函数计算哈希值的效率。影响因素哈希函数的算法复杂度、硬件性能等。散列速度04Hash函数的设计Hash函数应能快速计算出数据的哈希值，提高数据查找和插入的效率。高效性应尽量减少不同数据经过哈希函数计算得到相同哈希值的情况，即冲突。冲突最小化哈希值应能均匀分布在哈希表内，以提高空间利用率。均匀分布设计原则将数据值除以一个固定质数，取余数作为哈希值。除法取余法将数据值乘以一个固定质数，再取余数作为哈希值。乘法取余法将数据值的平方取中间几位作为哈希值。平方取中法将数据值多次折叠后取其中几位作为哈希值。折叠法设计方法MD5是一种广泛使用的哈希函数，它将任意长度的数据转化为固定长度的哈希值，广泛应用于数据完整性验证和密码存储。MD5哈希函数SHA（SecureHashAlgorithm）是一系列美国国家安全局设计，并由美国国家标准和技术研究所（NIST）发布的密码散列函数。SHA-1、SHA-256和SHA-3等系列哈希函数在信息安全领域有广泛应用。SHA系列哈希函数设计实例05Hash函数的应用冲突处理当两个不同的键哈希到相同的位置时，会发生冲突，需要设计合适的冲突处理机制，如链地址法、开放地址法等。动态扩容随着数据的增加，Hash表可能需要动态扩容以保持较高的查找效率。快速查找Hash表通过Hash函数将键映射到数组下标，实现快速的查找操作。数据结构中的Hash表