【python进阶】哈希算法（Hash）

一、定义

　　Hash ：散列，通过关于键值(key)的函数，将数据映射到内存存储中一个位置来访问。这个过程叫做Hash，这个映射函数称做散列函数，存放记录的数组称做散列表(Hash Table)，又叫哈希表。

 

　　简单地说，它是密码学中的一个重要的函数，一般以Hash(.)表示。这个函数可以将任意一段数据（一般称这段数据为“消息”）压缩成固定长度的字符串（一般称输出的字符串为“摘要”）。哈希函数需要满足下述条件：

　　　　1、确定性：哈希函数的算法是确定性算法，算法执行过程不引入任何随机量。这意味着相同消息的哈希结果一定相同。

　　　　2、高效性：给定任意一个消息m，可以快速计算Hash(m)

　　　　3、目标抗碰撞性：给定任意一个消息m0,很难找到另一个消息m1，使得 Hash(m0) = Hash(m1)

　　　　4、广义抗碰撞性：很难找到两个消息m0不等于m1的情况下， 使得Hash(m0) = Hash(m1)

二、优点

　　先分类，再查找，通过计算，缩小范围，加快查找速度

三、作用

　　1、数字签名：给数据打指纹

　　2、密码存储

四、特性　

　　1、正向快速：给定明文和 hash 算法，在有限时间和有限资源内能计算出 hash 值。

　　2、逆向困难：给定（若干） hash 值，在有限时间内很难（基本不可能）逆推出明文。

　　3、输入敏感：原始输入信息修改一点信息，产生的 hash 值看起来应该都有很大不同。

　　4、冲突避免：很难找到两段内容不同的明文，使得它们的 hash 值一致（发生冲突）。

五、hash算法　

　　1、直接定值法：取Key或者Key的某个线性函数值为散列地址。

　　2、数字分析法：需要知道Key的集合，并且Key的位数比地址位数多，选择Key数字分布均匀的位。

Hash(Key) 取六位：

列数 ： 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) 这6列数字无重复，分布较均匀，取此六列作为Hash(Key)的值。

Hash(Key1) :225833

Hash(Key2):487741

Hash(Key3):138562

Hash(Key4):342554 

　　3、平方取中法：取Key平方值的中间几位作为Hash地址。

　　4、折叠法：将关键字分割成位数相同的几部分（最后一部分的位数可以不同），然后 取这几部分的叠加和（舍去进位）作为哈希地址。 当Key的位数较多的时候数字分布均匀适合采用这种方案.

　　5、随机数法：伪随机探测再散列。

具体实现：建立一个伪随机数发生器，Hash(Key) = random(Key). 以此伪随机数作为哈希地址。

　　6、除留余数法：取关键字被某个除数 p 求余，得到的作为散列地址。即 H(Key) = Key % p；