Hashアルゴリズムの古典的な実現

原文出典:http://blog.minidx.com/2008/01/27/446.html
原文作者:Minidxer
      ハッシュアルゴリズムは、任意の長さのバイナリ値を固定長の小さなバイナリ値にマッピングし、この小さなバイナリ値をハッシュ値と呼ぶ.ハッシュ値は、データが一意で極めてコンパクトな数値表現形式である.明文をハッシュし、段落のアルファベットを1つだけ変更しても、その後のハッシュは異なる値を生成します.同じ値にハッシュされた2つの異なる入力を見つけることは、計算上不可能であるため、データのハッシュ値はデータの整合性を検証することができる.
 
 
     チェーンテーブルルックアップの時間効率はO(N),二分法はlog 2 N,B+Treeはlog 2 Nであるが,Hashチェーンテーブルルックアップの時間効率はO(1)である.
効率的なアルゴリズムを設計するにはHashチェーンテーブルを使用する必要があることが多い.定数レベルの検索速度は他のアルゴリズムとは比べものにならない.Hashチェーンテーブルの構造と衝突の異なる実現方法は効率に当然一定の影響を与えるが、Hash関数はHashチェーンテーブルの最も核心的な部分であり、以下はいくつかの古典的なソフトウェアで使用されている文字列Hash関数で実現され、これらのコードを読むことによって、Hashアルゴリズムの実行効率,離散性,空間利用率などの面で比較的深く理解できる.
以下では、いくつかの古典的なソフトウェアに現れる文字列Hash関数について説明します.
●PHPに現れる文字列Hash関数

static unsigned long hashpjw(char *arKey, unsigned int nKeyLength)
{
unsigned long h = 0, g;
char *arEnd=arKey+nKeyLength; 

while (arKey < arEnd) {
h = (h << 4) + *arKey++;
if ((g = (h & 0xF0000000))) {
h = h ^ (g >> 24);
h = h ^ g;
}
}
return h;
}

 
●OpenSSLに現れる文字列Hash関数

unsigned long lh_strhash(char *str)
{
int i,l;
unsigned long ret=0;
unsigned short *s; 

if (str == NULL) return(0);
l=(strlen(str)+1)/2;
s=(unsigned short *)str; 

for (i=0; i
ret^=(s[i]<return(ret);
} 

/* The following hash seems to work very well on normal text strings 
* no collisions on /usr/dict/words and it distributes on %2^n quite 
* well, not as good as MD5, but still good. 
*/
unsigned long lh_strhash(const char *c)
{
unsigned long ret=0;
long n;
unsigned long v;
int r; 

if ((c == NULL) || (*c == '/0'))
return(ret);
/*
unsigned char b[16]; 
MD5(c,strlen(c),b); 
return(b[0]|(b[1]<<8)|(b[2]<<16)|(b[3]<<24)); 
*/ 

n=0x100;
while (*c)
{
v=n|(*c);
n+=0x100;
r= (int)((v>>2)^v)&0x0f;
ret=(ret(32-r));
ret&=0xFFFFFFFFL;
ret^=v*v;
c++;
} 

return((ret>>16)^ret);
}

●MySqlに現れる文字列Hash関数

#ifndef NEW_HASH_FUNCTION 

/* Calc hashvalue for a key */
static uint calc_hashnr(const byte *key,uint length)
{
register uint nr=1, nr2=4; 

while (length--)
{
nr^= (((nr & 63)+nr2)*((uint) (uchar) *key++))+ (nr << 8);
nr2+=3;
} 

return((uint) nr);
} 

/* Calc hashvalue for a key, case indepenently */
static uint calc_hashnr_caseup(const byte *key,uint length)
{
register uint nr=1, nr2=4; 

while (length--)
{
nr^= (((nr & 63)+nr2)*((uint) (uchar) toupper(*key++)))+ (nr << 8);
nr2+=3;
} 

return((uint) nr);
}
#else
/* 
* Fowler/Noll/Vo hash 
* 
* The basis of the hash algorithm was taken from an idea sent by email to the 
* IEEE Posix P1003.2 mailing list from Phong Vo ([email protected]) and 
* Glenn Fowler ([email protected]). Landon Curt Noll ([email protected]) 
* later improved on their algorithm. 
* 
* The magic is in the interesting relationship between the special prime 
* 16777619 (2^24 + 403) and 2^32 and 2^8. 
* 
* This hash produces the fewest collisions of any function that we've seen so 
* far, and works well on both numbers and strings. 
*/
uint calc_hashnr(const byte *key, uint len)
{
const byte *end=key+len;
uint hash; 

for (hash = 0; key < end; key++)
{
hash *= 16777619;
hash ^= (uint) *(uchar*) key;
} 

return (hash);
} 

uint calc_hashnr_caseup(const byte *key, uint len)
{
const byte *end=key+len;
uint hash; 

for (hash = 0; key < end; key++)
{
hash *= 16777619;
hash ^= (uint) (uchar) toupper(*key);
} 

return (hash);
}
#endif

 
Mysqlでは文字列Hash関数の大文字と小文字も区別されています
●もう一つの古典文字列Hash関数

unsigned int hash(char *str)
{
register unsigned int h;
register unsigned char *p; 

for(h=0, p = (unsigned char *)str; *p ; p++)
h = 31 * h + *p; 

return h;
}