常用的哈希函数有哪些

哈希函数是一种将任意长度的输入映射到固定长度输出的函数，常被应用于数据加密、唯一标识、散列查找等领域。常用的哈希函数有哪些？在本文中，我们将从算法原理、优缺点以及应用场景多个角度进行分析。

一、算法原理

1. 直接寻址法：将关键字作为数组的下标，直接寻找对应位置的存储单元。适用于被哈希函数映射得到的下标不超过数组长度的情况。

2. 数字分析法：针对较长的字符串类型的关键字，根据它们的某些特征进行哈希。例如，一个学生的学号可能以20开头，而学生姓名里较常见的字母是"李"和"王"等，基于这样的规律可以设计相应的哈希函数。

3. 平方取中法：将关键字平方，然后按照需要的位数取中间的几位，以此作为哈希值。例如，对于一个3位数的关键字，先乘以自己，再对乘积取中间2位，即可得到一个2位的哈希值。

4. 折叠法：将关键字按固定的长度划分，然后按位相加，最后截取所需位数作为哈希值。

5. 除留余数法：将关键字除以素数，将余数作为哈希值。这种方法比较简单，但存在某些关键字容易产生哈希冲突的问题。

二、算法优缺点分析

1. 直接寻址法：简单、快速，适用于哈希表较小时，但大规模情况下会出现冲突率过高的问题。

2. 数字分析法：无需用到关键字的全部信息，适合于处理一些已知特点的关键字，但不太适用于字符集比较多的情况。

3. 平方取中法：改善了直接寻址法的冲突问题，但在哈希表规模较大时依然存在冲突的风险。

4. 折叠法：与平方取中法类似，但可针对不同位数的关键字进行哈希。

5. 除留余数法：简单易实现，对于长度不一的关键字处理效果不错，但相较于其他算法容易出现冲突。

三、应用场景举例

1. 数据唯一性验证：在注册用户、领取礼品等场景下，通过哈希函数将用户提供的关键字（如手机号、身份证号等）转换为难以重复的哈希值，便于实现唯一性校验。

2. 数据安全保护：可通过哈希函数对敏感信息进行加密、摘要或签名，防止信息被篡改或泄露。

3. 数据存储优化：哈希函数将大量数据映射到固定长度的存储空间，便于快速查找和读取。