Java 用于128位密钥的非常快速的通用哈希函数

我需要一个128位密钥的快速通用哈希函数。返回值需要大约32位（好的，16位就足够了；在大多数情况下，我实际上只需要1-4位）

通用散列意味着，有两个参数：键（128位）和索引（64位）。对于两个键，如果使用不同的索引调用，则通用哈希函数最终需要返回不同的结果。因此，对于不同的索引，通用哈希函数的行为应该类似于不同的哈希函数。对于

x=universalHash（k，i）

和

y=universalHash（k，i+1）

，最好是平均50%的所有位在x和y之间不同（随机）。如果使用不同的键调用该方法，则情况也是如此。实际上，5%的折扣对我来说是可以的

它需要非常快（最多一到两次乘法）。它被称为数百万次。请不要说：不，你不需要它太快。它最终还需要返回不同的值

到目前为止我拥有的（Java代码，但C是（由于缺少128位的数据类型，密钥是a和b的组合，它们分别是64位）：

（对于某些值，第二种方法实际上已被破坏。）

我希望有一个比上面更快的散列函数，并保证在所有情况下都能工作（如果可能的话，可以证明是正确的，甚至认为这不是一个严格的要求；但是它不需要加密安全）

对于相同的键，我将使用递增索引调用universalHash方法（首先是索引0，然后是索引1，等等）。如果下一个结果可以比上一个结果计算得更快（例如，不需要乘法），这将是最好的。但是如果索引是某个值，我还需要快速“直接访问”（如示例代码中所示）

背景

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我试图解决的问题是为相对较小的密钥集（通过直接映射最多16个密钥，通过拆分为较小的子集最多1024个密钥）找到MPHF（最小完美哈希函数）。有关该算法的详细信息，请参阅my，特别是。以支持大小为10^12的密钥集（类似），我尝试在内部使用128位签名，这将简化算法。

您需要一个哈希函数，该函数为128位输入输出32位

一个简单的方法是从原来的128位返回“一些”32位。选择32位的方法有很多种，每个选择都会有冲突。但是索引可以决定选择哪32位

128/32=4，因此4个索引足以找到至少一个不同的位

• 对于键0，选择最低位的32位
• 对于键1，选择下一个32位
• 等等

C的实现将是

uint32_t universal_hash(uint64_t key_higher, uint64_t key_lower, int index) {
    // For a lack of portable 128 bit datatype we take the key in parts.
    return 0xFFFFFFFF & ( index >=2 ? key_higher >> ((index - 2)*32) : key_lower >> (index*32));
}

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问题是什么？你真的需要在需求上做更多的扩展。你的“通用哈希”定义与数学定义大不相同。在这里了解索引的宽度也很重要。一个重要的方面是，哈希函数是否必须是加密安全的，或者它是否只需要平均分布。要提到

Long.hashCode

和

Long.reverseebytes

，用于摆弄。问题是这种方法没有足够的随机性（请参阅）@ThomasMueller是的，确实如此。但现在它取决于您的应用程序。如果您只想让哈希创建哈希映射，则不需要随机性。但我将让您来判断您的应用程序。

uint32_t universal_hash(uint64_t key_higher, uint64_t key_lower, int index) {
    // For a lack of portable 128 bit datatype we take the key in parts.
    return 0xFFFFFFFF & ( index >=2 ? key_higher >> ((index - 2)*32) : key_lower >> (index*32));
}