admin 发表于 2022-6-4 09:28:58

关于哈希

今天老师讲了哈希,草草地整理一下:
哈希表,也称散列表,是一种高效的数据结构。它的最大优点就是把数据存储和查找所消耗的时间大大降低,几乎可以看成是 O(1)的,而代价是消耗比较多的内存。

他的基本实现原理就是将输入以某种方式转化为固定长度的输出,该输出就是散列值:

举个例子,比较两个字符串是否相同,可以将所有的字母转换为数字1到26,将字符串用数字累加求和再取余的方式求出散列值,通过比较两者散列值是否相等来判断两字符串是否相等

我们可以用前缀和的思想来计算每个字符串的哈希值:

通过这个例子我们就很好地解决了每个字符串的哈希值:


比如说输入一个字符串,输入a,b,c,d,尝试比较,两个子字符串是否相同

下面给出核心代码:
string s; // s 为字符串
int f, g; // f 为前缀和,g 为 D 的 i 次方
void prehash(int n) // 预处理哈希值
{// 预处理时,注意到数字可能很大,对一个数 MD 取模
    f = s; // f 前缀和预处理
    for(int i=1; i<=n; i++)
    {
      f = (1LL * f * D + s) % MD;
    }
    g = 1; // g:D 次方预处理
    for(int i=1; i<=n; i++)
    {
      g = 1LL * g * D % MD;
    }
}
int hash(int l, int r) // 计算区间 的哈希值
{
    int a = f;
    int b = 1LL * f * g % MD; // 记得乘上次方
    return (a - b + MD) % MD; // 前缀和相减
// 有可能结果小于 0,加上一个 MD 将其变为正数
}
    if(hash(a, b) == hash(c, d)) // 字符串 与字符串 匹配
这种方法固然很不错,但是也有一个小问题:两个不同的数据无法保证其散列值一定不同,也就会判断错误,这种情况叫做哈希冲突

那么如何解决这样的冲突呢???这里介绍两种方法:

1、拉链法(链地址法):

就是将具有相同哈希值的数据存在一个链表中,查找某一元素是否在哈希表时,就求出待判断的那个元素的散列值,并在哈希表中找到相应位置的地址,搜索这条链上的元素并判断是否相等即可,链表结构如下图所示:

核心代码如下:

//链地址法
vector<int> hash_array;
// hash_array:每个位置用一个 vector 来维护
void push2(int x)
{
    int y = x % N; // 计算初始位置
    for(int i=0; i<hash_array.size(); i++)if(hash_array == x) // 如果之前已经出现过了
    {
      cout << x << "?has?occured?before!" << endl;
      return; // 标记已经出现过
    }
// 如果之前没有出现过,将 x 加入表中
    hash_array.push_back(x);
    cout << x << "?inserted." << endl;
}
2.顺序询址法:

就是当有两个元素的散列值出现重复的时候,将后输入的元素往后放(如果后面有空的话),当然,如果后面也被占领了,就一直往后找,直到有空隙能够放下为止,

当想要查找一个元素时,先求出他的散列值,找到哈希表对应的位置,如果不是就一直往后找,如果查询到了当前位置为空时还没有找到此元素,那么这个元素就不存在,输出no,反之则输出yes

核心代码如下:
//顺序寻址法
int hash_table; // hash_table 哈希表:0 位置代表没有数
void push1(int x)
{
    int y = x % N; // 计算初始位置,N:表的大小
    for(; hash_table!=0 && hash_table!=x; ) y = (y+1) % N;
// 寻找到一个 0 位置,或者找到自己为止
    if(hash_table) cout << x << "?has?occured?before!" << endl;
// 如果是自己本身,则之前已经出现过了
    else
    {
      hash_table = x; // 否则,将 x 加入表中
      cout << x << "?inserted." << endl;
    }
}
还有就是哈希表的常见构造方法,一种经典的叫做求模取余法(上文也有所体现):

尝试构造一种哈希函数:H(key)=key%p

其中p是一个可以自己拟定的值,但尽量要求p<=哈希表的表长m且p是一个质数。

哈希有很多的应用,比如:

输入n个整数,输入m为访问次数,每次访问是输入一个数并判断原序列中是否有这个元素

代码如下:
#include<cstdio>
#include<iostream>
using namespace std;
const int N=50000; //定义总共输入哈希数字个数
const int b=999979,H=999979;//哈希取模%数字
int tot,adj,nxt,num;
int top,stk;
void init()
{ //初始化哈希表
    tot=0;
    while(top)//我们用一个栈存储下出现过的哈希值
       adj]=0;
}    //每次把出现过的哈希值的链表清0,来节省时间

void insert(int key)
{//将一个数字插入哈希表
    int h=key%b; //除余法
    for(int e=adj;e;e=nxt)
       if(num==key) //诺链表中已存在当前数字则不再存
          return;
    if(!adj) stk[++top]=h; //把第1次出现的哈希值入栈
    nxt[++tot]=adj,adj=tot; //建立链接
    num=key; //建立链接表,存储值等于key的数字。
}

bool query(int key)
{
    int h=key%b;
    for(int e=adj;e;e=nxt) //查询链接
       if(num==key) return true;
    return false;
}

int main()
{
    int a;
    init();
    int n,m;
    cin>>n;
    for(int i=1;i<=n;++i)
    {
      cin>>a;
      insert(a);
    }
    cin>>m;
    int num;
    for(int i=1;i<=m;++i)
    {
      cin>>num;
      if(query(num))
            printf("yes\n");
      else
            printf("no\n");
    }
}

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#define ull unsigned long long
using namespace std;
const int N=1e4+1;
char c;
ull a;
ull num=131;
int ans,n;
int prime=233317;
ull mod=212370440130137957ll;
ull hasha(char s[])
{
    int len=strlen(c);
    ull ans=0;
    for(int i=1;i<=len;i++)
    {
      ans=(ans*num+(ull)c)%mod+prime;
    }
    return ans;
}
int main()
{
    int n;
    cin>>n;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
      cin>>c;
      a=hasha(c);
    }
    sort(a+1,a+n+1);
    for(int i=1;i<n;i++)
    {
      if(a!=a)
      {
            ans++;
      }
    }
    cout<<ans+1;
    return 0;
}
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