散列函数是数据结构中一种用于将数据映射到一个固定大小区域内的函数。它是散列表(哈希表)这种数据结构的核心,用于计算数据项的位置(索引)。一个好的散列函数应该具备两个特点:计算过程简单,以快速提高转换速度;将关键词映射到地址空间中均匀分布,以尽量减少冲突。散列函数的构造方法主要有以下几种:
1. 直接定址法:这是最简单的一种散列函数构造方法。通过取关键词的某个线性函数值作为散列地址。例如,散列函数为h(key)=a*key+b,其中a、b是常数。比如,可以用出生年份减去一个常数(如19900),来计算对应的散列地址。
2. 除留余数法:这是常用的一种散列函数构造方法,公式表示为h(key)=key mod p。在实际应用中,p一般取为表的大小,并且通常选为素数以减少冲突。比如,如果表的大小为17,那么使用key mod 17来计算散列地址。
3. 数字分析法:通过分析数字关键字各位上的变化情况来构造散列函数。比如,对于一个11位的手机号码,可以取其后四位作为散列地址。
4. 折叠法:将关键词分割成位数相同的几个部分,然后将这些部分叠加起来。例如,对于数字***,可以将其分割为567、935和42,然后进行叠加。
5. 平方取中法:首先将关键词进行平方,然后取中间的几位数字作为散列地址。例如,对于数字***,平方后取中间的几位数字641作为地址。
字符关键词的散列函数构造方法有:
1. ASCII码加和法:对字符型关键词key,定义散列函数如下:h(key)=(Σkey[i])modTableSize。这种方法计算简单,但是冲突可能会比较严重。
2. 前三个字符移位法:为了改善冲突情况,可以考虑使用关键词的前三个字符,并对它们进行移位计算。这种方法通过对前几个字符的移位和加权,可以减少冲突。
3. 移位法:涉及关键词所有n个字符,并且分布得很好。例如,使用公式h(key)=(key[0]*324+key[1]*323+key[2]*322+...+key[n-1]*32^n-1) mod TableSize。这种方法可以处理各种长度的字符串,并且尽量减少冲突。
还有一种散列函数的快速计算方法,比如对于字符串“abcde”,使用IndexHash函数可以快速计算出其散列值。在这个例子中,IndexHash函数通过循环遍历字符串中的每个字符,并通过移位和累加的方式计算出散列值,最后对表的大小取模得到最终的散列地址。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的散列函数构造方法。不同的构造方法各有优劣,比如计算复杂度、冲突概率、算法效率和存储空间等。理想情况下,一个好的散列函数能够有效地减少冲突,同时保持高效的计算速度,使得散列表在数据查找、插入和删除操作中都表现出良好的性能。