(轉了一個比較好的HASH算法，但找不到原出處啊，見諒！)
一個簡單的問題：有一個龐大的字符串數組，然後給你一個單獨的字符串，讓你從這個數組中查找是否有這個字符串並找到它，你會怎麼做？有一個方法最簡單，老老實實從頭查到尾，一個一個比較，直到找到爲止，我想只要學過程序設計的人都能把這樣一個程序作出來，但要是有程序員把這樣的程序交給用戶，我只能用無語來評價，或許它真的能工作，但...也只能如此了。<?XML:NAMESPACE PREFIX = O />
最合適的算法自然是使用HashTable（哈希表），先介紹介紹其中的基本知識，所謂Hash，一般是一個整數，通過某種算法，可以把一個字符串"壓縮" 成一個整數。當然，無論如何，一個32位整數是無法對應回一個字符串的，但在程序中，兩個字符串計算出的Hash值相等的可能非常小，下面看看在MPQ中的Hash算法：
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以下的函數生成一個長度爲0x500（合10進制數：1280）的cryptTable[0x500] void prepareCryptTable()
{ unsigned long seed = 0x00100001, index1 = 0, index2 = 0, i;
for( index1 = 0; index1 < 0x100; index1++ ) { for( index2 = index1, i = 0; i < 5; i++, index2 += 0x100 ) { unsigned long temp1, temp2;
seed = (seed * 125 + 3) % 0x2AAAAB; temp1 = (seed & 0xFFFF) << 0x10;
seed = (seed * 125 + 3) % 0x2AAAAB; temp2 = (seed & 0xFFFF);
cryptTable[index2] = ( temp1 | temp2 ); } } }
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以下函數計算lpszFileName 字符串的hash值，其中dwHashType 爲hash的類型，在下面GetHashTablePos函數裏面調用本函數，其可以取的值爲0、1、2；該函數返回lpszFileName 字符串的hash值；
unsigned long HashString( char *lpszFileName, unsigned long dwHashType )
{ unsigned char *key = (unsigned char *)lpszFileName; unsigned long seed1 = 0x7FED7FED; unsigned long seed2 = 0xEEEEEEEE; int ch;
while( *key != 0 ) { ch = toupper(*key++);
seed1 = cryptTable[(dwHashType << 8) + ch] ^ (seed1 + seed2); seed2 = ch + seed1 + seed2 + (seed2 << 5) + 3; } return seed1; } |
Blizzard的這個算法是非常高效的，被稱爲"One-Way Hash"( A one-way hash is a an algorithm that is constructed in such a way that deriving the original string (set of strings, actually) is virtually impossible)。舉個例子，字符串"unitneutralacritter.grp"通過這個算法得到的結果是0xA<?XML:NAMESPACE PREFIX = ST1 />26067F3。
是不是把第一個算法改進一下，改成逐個比較字符串的Hash值就可以了呢，答案是，遠遠不夠，要想得到最快的算法，就不能進行逐個的比較，通常是構造一個哈希表(Hash Table)來解決問題，哈希表是一個大數組，這個數組的容量根據程序的要求來定義，例如1024，每一個Hash值通過取模運算 (mod) 對應到數組中的一個位置，這樣，只要比較這個字符串的哈希值對應的位置又沒有被佔用，就可以得到最後的結果了，想想這是什麼速度？是的，是最快的O(1)，現在仔細看看這個算法吧：
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lpszString 爲要在hash表中查找的字符串；lpTable 爲存儲字符串hash值的hash表
int GetHashTablePos( har *lpszString, SOMESTRUCTURE *lpTable )
{ int nHash = HashString(lpszString); int nHashPos = nHash % nTableSize;
if ( lpTable[nHashPos].bExists && !strcmp( lpTable[nHashPos].pString, lpszString ) ) { return nHashPos; } else { return -1; } } |
看到此，我想大家都在想一個很嚴重的問題：“如果兩個字符串在哈希表中對應的位置相同怎麼辦？”,畢竟一個數組容量是有限的，這種可能性很大。解決該問題的方法很多，我首先想到的就是用“鏈表”,感謝大學裏學的數據結構教會了這個百試百靈的法寶，我遇到的很多算法都可以轉化成鏈表來解決，只要在哈希表的每個入口掛一個鏈表，保存所有對應的字符串就OK了。事情到此似乎有了完美的結局，如果是把問題獨自交給我解決，此時我可能就要開始定義數據結構然後寫代碼了。然而Blizzard的程序員使用的方法則是更精妙的方法。基本原理就是：他們在哈希表中不是用一個哈希值而是用三個哈希值來校驗字符串。
MPQ使用文件名哈希表來跟蹤內部的所有文件。但是這個表的格式與正常的哈希表有一些不同。首先，它沒有使用哈希作爲下標，把實際的文件名存儲在表中用於驗證，實際上它根本就沒有存儲文件名。而是使用了3種不同的哈希：一個用於哈希表的下標，兩個用於驗證。這兩個驗證哈希替代了實際文件名。
當然了，這樣仍然會出現2個不同的文件名哈希到3個同樣的哈希。但是這種情況發生的概率平均是1:18889465931478580854784，這個概率對於任何人來說應該都是足夠小的。現在再回到數據結構上，Blizzard使用的哈希表沒有使用鏈表，而採用"順延"的方式來解決問題，看看這個算法：
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lpszString 爲要在hash表中查找的字符串；lpTable 爲存儲字符串hash值的hash表；nTableSize 爲hash表的長度；
int GetHashTablePos( char *lpszString, MPQHASHTABLE *lpTable, int nTableSize )
{ const int HASH_OFFSET = 0, HASH_A = 1, HASH_B = 2;
int nHash = HashString( lpszString, HASH_OFFSET ); int nHashA = HashString( lpszString, HASH_A ); int nHashB = HashString( lpszString, HASH_B ); int nHashStart = nHash % nTableSize; int nHashPos = nHashStart;
while ( lpTable[nHashPos].bExists ) { /*如果僅僅是判斷在該表中時候存在這個字符串，就比較這兩個hash值就可以了，不用對 *結構體中的字符串進行比較。這樣會加快運行的速度？減少hash表佔用的空間？這種 *方法一般應用在什麼場合？*/ if ( lpTable[nHashPos].nHashA == nHashA && lpTable[nHashPos].nHashB == nHashB ) { return nHashPos; } else { nHashPos = (nHashPos + 1) % nTableSize; }
if (nHashPos == nHashStart) break; } return -1; }
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1. 計算出字符串的三個哈希值（一個用來確定位置，另外兩個用來校驗)
2. 察看哈希表中的這個位置
3. 哈希表中這個位置爲空嗎？如果爲空，則肯定該字符串不存在，返回
4. 如果存在，則檢查其他兩個哈希值是否也匹配，如果匹配，則表示找到了該字符串，返回
5. 移到下一個位置，如果已經移到了表的末尾，則反繞到表的開始位置起繼續查詢
6. 看看是不是又回到了原來的位置，如果是，則返回沒找到
7. 回到3
補充1：其他比較簡單一些的hash函數：
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/*key爲一個字符串，nTableLength爲哈希表的長度 *該函數得到的hash值分佈比較均勻*/ unsigned long getHashIndex( const char *key, int nTableLength ) { unsigned long nHash = 0;
while (*key) { nHash = (nHash<<5) + nHash + *key++; }
return ( nHash % nTableLength ); }
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補充2：
哈希表的數組是定長的，如果太大，則浪費，如果太小，體現不出效率。合適的數組大小是哈希表的性能的關鍵。哈希表的尺寸最好是一個質數。當然，根據不同的數據量，會有不同的哈希表的大小。對於數據量時多時少的應用，最好的設計是使用動態可變尺寸的哈希表，那麼如果你發現哈希表尺寸太小了，比如其中的元素是哈希表尺寸的2倍時，我們就需要擴大哈希表尺寸，一般是擴大一倍。下面是哈希表尺寸大小的可能取值：
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17, 37, 79, 163, 331,
673, 1361, 2729, 471, 10949,
21911, 43853, 87719, 175447, 350899,
701819, 1403641, 2807303, 5614657, 11229331,
22458671, 44917381, 89834777, 179669557, 359339171,
718678369, 1437356741, 2147483647 |
以下爲該程序的源代碼，在linux下測試通過：
#include <stdio.h>
/*crytTable[]裏面保存的是HashString函數裏面將會用到的一些數據，在prepareCryptTable
*函數裏面初始化*/
unsigned long cryptTable[0x500];
/***********************************************************
*以下的函數生成一個長度爲0x500（合10進制數：1280）的cryptTable[0x500]
*
*
***********************************************************/
void prepareCryptTable()
{
unsigned long seed = 0x00100001, index1 = 0, index2 = 0, i;
for( index1 = 0; index1 < 0x100; index1++ )
{
for( index2 = index1, i = 0; i < 5; i++, index2 += 0x100 )
{
unsigned long temp1, temp2;
seed = (seed * 125 + 3) % 0x2AAAAB;
temp1 = (seed & 0xFFFF) << 0x10;
seed = (seed * 125 + 3) % 0x2AAAAB;
temp2 = (seed & 0xFFFF);
cryptTable[index2] = ( temp1 | temp2 );
}
}
}
/***********************************************************
*以下函數計算lpszFileName 字符串的hash值，其中dwHashType 爲hash的類型，
*在下面GetHashTablePos函數裏面調用本函數，其可以取的值爲0、1、2；該函數
*返回lpszFileName 字符串的hash值；
***********************************************************/
unsigned long HashString( char *lpszFileName, unsigned long dwHashType )
{
unsigned char *key = (unsigned char *)lpszFileName;
unsigned long seed1 = 0x7FED7FED;
unsigned long seed2 = 0xEEEEEEEE;
int ch;
while( *key != 0 )
{
ch = toupper(*key++);
seed1 = cryptTable[(dwHashType << 8) + ch] ^ (seed1 + seed2);
seed2 = ch + seed1 + seed2 + (seed2 << 5) + 3;
}
return seed1;
}
/***********************************************************
*在main中測試argv[1]的三個hash值：
* ./hash "arr/units.dat"
* ./hash "unit/neutral/acritter.grp"
***********************************************************/
int main( int argc, char **argv )
{
unsigned long ulHashValue;
int i = 0;
if ( argc != 2 )
{
printf("please input two arguments/n");
return -1;
}
/*初始化數組：crytTable[0x500]*/
prepareCryptTable();
/*打印數組crytTable[0x500]裏面的值*/
for ( ; i < 0x500; i++ )
{
if ( i % 10 == 0 )
{
printf("/n");
}
printf("%-12X", cryptTable[i] );
}
ulHashValue = HashString( argv[1], 0 );
printf("/n----%X ----/n", ulHashValue );
ulHashValue = HashString( argv[1], 1 );
printf("----%X ----/n", ulHashValue );
ulHashValue = HashString( argv[1], 2 );
printf("----%X ----/n", ulHashValue );
return 0;
}