通过某种转换关系，使关键字适度的分散到指定大小的的顺序结构中，越分散，则以后查找的时间复杂度越小，空间复杂度越高。
Hash是一种典型以空间换时间的算法，比如原来一个长度为100的数组，对其查找，只需要遍历且匹配相应记录即可，从空间复杂度上来看，假如数组存储的是byte类型数据，那么该数组占用100byte空间。现在我们采用Hash算法，我们前面说的Hash必须有一个规则，约束键与存储位置的关系，那么就需要一个固定长度的hash表，此时，仍然是100byte的数组，假设我们需要的100byte用来记录键与位置的关系，那么总的空间为200byte，而且用于记录规则的表大小会根据规则，大小可能是不定的。
通过哈希函数，我们可以将键转换为数组的索引(0-M-1)，但是对于两个或者多个键具有相同索引值的情况，我们需要有一种方法来处理这种冲突。
一种比较直接的办法就是，将大小为M 的数组的每一个元素指向一个链表，链表中的每一个节点都存储散列值为该索引的键值对，这就是拉链法。下图很清楚的描述了什么是拉链法。
“John Smith”和“Sandra Dee” 通过哈希函数都指向了152 这个索引，该索引又指向了一个链表， 在链表中依次存储了这两个字符串。
单独链表法：将散列到同一个存储位置的所有元素保存在一个链表中（聚集），该方法的基本思想就是选择足够大的M，使得所有的链表都尽可能的短小，以保证查找的效率。当链表过长、大量的键都会映射到相同的索引上，哈希表的顺序查找会转变为链表的查找，查找时间将会变大。对于开放寻址会造成性能的灾难性损失。
实现基于拉链表的散列表，目标是选择适当的数组大小M，使得既不会因为空链表而浪费内存空间，也不会因为链表太而在查找上浪费太多时间。拉链表的优点在于，这种数组大小M的选择不是关键性的，如果存入的键多于预期，那么查找的时间只会比选择更大的数组稍长。另外，我们也可以使用更高效的结构来代替链表存储。如果存入的键少于预期，索然有些浪费空间，但是查找速度就会很快。所以当内存不紧张时，我们可以选择足够大的M，可以使得查找时间变为常数，如果内存紧张时，选择尽量大的M仍能够将性能提高M倍。
线性探测法是开放寻址法解决哈希冲突的一种方法，基本原理为，使用大小为M的数组来保存N个键值对，其中M>N，我们需要使用数组中的空位解决碰撞冲突。如下图所示：
对照前面的拉链法，在该图中，“Ted Baker” 是有唯一的哈希值153的，但是由于153被“Sandra Dee”占用了。而原先“Snadra Dee”和“John Smith”的哈希值都是152的，但是在对“Sandra Dee”进行哈希的时候发现152已经被占用了，所以往下找发现153没有被占用，所以索引加1 把“Sandra Dee”存放在没有被占用的153上，然后想把“Ted Baker”哈希到153上，发现已经被占用了，所以往下找，发现154没有被占用，所以值存到了154上。
单纯论查找复杂度：对于无冲突的Hash表而言，查找复杂度为O(1)。
原文： 哈希查找 - 卖贾笔的小男孩 - 博客园 (cnblogs.com)
哈希查找(散列查找)，与前面介绍的静态查找和动态查找方法完全不同，前面介绍的所有查找都是基于待查关键字与表中元素进行比较而实现的查找方法，而散列查找是通过构造哈希函数来得到待查关键字的地址，按理论分析真正不需要用到比较的一种查找方法。2.哈希表定义：根据设定的哈希函数 H(key) 和所选中的处理冲突的方法，将一组关键字映象到一个有限的、地址连续的地址集 (区间) 上，并以关键字在地址集中的“象”作为相应记录在表中的存储位置，如此构造所得的查找表称之为“哈希表”
3.举例来说明：
假设有一批关键字序列18,75,60,43,54,90,46，给定哈希函数H（k）=k%13，存贮区的内存地址从0到15，则可以得到每个关键字的散列地址为：
H（18）=18%13=5,H（75）=75%13=10,H（60）=60%13=8,H（43）=43%13=4,H（54）=54%13=2,H（90）=90%13=12, H（46）=46%13=7，
于是，根据散列地址，可以将左边7个关键字序列存贮到一个一维数组HT（哈希表或散列表）中，具体
哈希表：即散列存储结构。
散列法存储的基本思想：建立记录关键码字与其存储位置的对应关系，或者说，由关键码的值决定数据的存储地址。
这样，不经过比较，一次存取就能得到所查元素的查找方法
优点：查找速度极快（O(1)）,查找效率与元素个数n无关！
哈希方法(杂凑法)
选取某个函数，依该函数按关键字计算元素的存储位置并按此存放；查找时也由同一个函数对给定值k计算地址，将k与地址中内容进行比较，确定查找是否成功。
哈希函数(杂凑函数)
哈希方法中使用的转换函数称为哈希函数(杂凑函数).在记录的关键码与记录的存储地址之间建立的一种对应关系
有数据元素序列(14，23，39，9，25，11)，若规定每个元素k的存储地址H（k）＝k ， H(k)称为散列函数,画出存储结构图。
根据散列函数H（k）＝k ，可知元素14应当存入地址为14的单元，元素23应当存入地址为23的单元，……，
根据存储时用到的散列函数H(k)表达式，迅即可查到结果！
例如，查找key=9,则访问H(9)=9号地址，若内容为9则成功；
若查不到，应当设法返回一个特殊值，例如空指针或空记录。
很显然这种搜索方式空间效率过低。
哈希函数可写成：addr(ai)=H(ki)
选取某个函数，依该函数按关键字计算元素的存储位置并按此存放；查找时也由同一个函数对给定值k计算地址，将k与地址中内容进行比较，确定查找是否成功。哈希方法中使用的转换函数称为哈希函数(杂凑函数).在记录的关键码与记录的存储地址之间建立的一种对应关系。
通常关键码的集合比哈希地址集合大得多，因而经过哈希函数变换后，可能将不同的关键码映射到同一个哈希地址上，这种现象称为冲突。
有6个元素的关键码分别为：（14，23，39，9，25，11）。
选取关键码与元素位置间的函数为H(k)=k mod 7
根据哈希函数算出来发现同一个地址放了多个关键码，也就是冲突了。
在哈希查找方法中，冲突是不可能避免的，只能尽可能减少。
所以，哈希方法必须解决以下两个问题：
1）构造好的哈希函数
（a）所选函数尽可能简单，以便提高转换速度；
（b）所选函数对关键码计算出的地址，应在哈希地址内集中并大致均匀分布，以减少空间浪费。
2）制定一个好的解决冲突的方案
查找时，如果从哈希函数计算出的地址中查不到关键码，则应当依据解决冲突的规则，有规律地查询其它相关单元。
从上面两个例子可以得出如下结论：
哈希函数只是一种映象，所以哈希函数的设定很灵活，只要使任何关键码的哈希函数值都落在表长允许的范围之内即可
冲突：key1≠key2，但H(key1)=H(key2)
同义词：具有相同函数值的两个关键码
哈希函数冲突不可避免，只能尽量减少。所以，哈希方法解决两个问题：
构造好的哈希函数；
制定解决冲突基本要求：
要求一：n个数据原仅占用n个地址，虽然散列查找是以空间换时间，但仍希望散列的地址空间尽量小。
要求二：无论用什么方法存储，目的都是尽量均匀地存放元素，以避免冲突。
Hash(key) = a·key + b(a、b为常数)
优点：以关键码key的某个线性函数值为哈希地址，不会产生冲突.
缺点：要占用连续地址空间，空间效率低。
例.关键码集合为{100，300，500，700，800，900}，
选取哈希函数为Hash(key)=key/100，
则存储结构（哈希表）如下：
Hash(key)=key mod p(p是一个整数)
特点：以关键码除以p的余数作为哈希地址。
关键：如何选取合适的p？p选的不好，容易产生同义词
技巧：若设计的哈希表长为m，则一般取p≤m且为质数
（也可以是合数，但不能包含小于20的质因子）。
Hash(key)= ⎣ B ( A key mod 1 ) ⎦
(A、B均为常数，且0<A<1，B为整数)
特点：以关键码key乘以A，取其小数部分，然后再放大B倍并取整，作为哈希地址。
例：欲以学号最后两位作为地址，则哈希函数应为：
H(k)=100 (0.01 k % 1 )
其实也可以用法2实现： H(k)=k % 100
特点：选用关键字的某几位组合成哈希地址。选用原则应当是：各种符号在该位上出现的频率大致相同。
例：有一组（例如80个）关键码，其样式如下：
讨论：
① 第1、2位均是“3和4”，第3位也只有“ 7、8、9”，因此，这几位不能用，余下四位分布较均匀，可作为哈希地址选用。
② 若哈希地址取两位（因元素仅80个），则可取这四位中的任意两位组合成哈希地址，也可以取其中两位与其它两位叠加求和后，取低两位作哈希地址。
特点：对关键码平方后，按哈希表大小，取中间的若干位作为哈希地址。(适于不知道全部关键码情况)
理由：因为中间几位与数据的每一位都相关。
例：2589的平方值为6702921，可以取中间的029为地址。
特点：将关键码自左到右分成位数相等的几部分（最后一部分位数可以短些），然后将这几部分叠加求和，并按哈希表表长，取后几位作为哈希地址。
适用于：关键码位数很多,且每一位上各符号出现概率大致相同的情况。
法1：移位法 ── 将各部分的最后一位对齐相加。
法2：间界叠加法──从一端向另一端沿分割界来回折叠后，最后一位对齐相加。
例：元素42751896,
用法1： 427＋518＋96=1041
用法2： 427 518 96—>724+518+69 =1311
7、随机数法
Hash(key) = random ( key ) (random为伪随机函数)
适用于：关键字长度不等的情况。造表和查找都很方便。
小结：构造哈希函数的原则：
① 执行速度（即计算哈希函数所需时间）；
② 关键字的长度；
③ 哈希表的大小；
④ 关键字的分布情况；
⑤ 查找频率。
设计思路：有冲突时就去寻找下一个空的哈希地址，只要哈希表足够大，空的哈希地址总能找到，并将数据元素存入。
1）线性探测法
Hi=(Hash(key)+di) mod m ( 1≤i <m )
其中：
Hash(key)为哈希函数
m为哈希表长度
di 为增量序列 1，2，…m-1，且di=i
关键码集为 {47，7，29，11，16，92，22，8，3}，
设：哈希表表长为m=11；
哈希函数为Hash(key)=key mod 11；
拟用线性探测法处理冲突。建哈希表如下：
解释：
① 47、7是由哈希函数得到的没有冲突的哈希地址；
② Hash(29)=7，哈希地址有冲突，需寻找下一个空的哈希地址：由H1=(Hash(29)+1) mod 11=8，哈希地址8为空，因此将29存入。
③ 另外，22、8、3同样在哈希地址上有冲突，也是由H1找到空的哈希地址的。
其中3 还连续移动了（二次聚集）
线性探测法的优点：只要哈希表未被填满，保证能找到一个空地址单元存放有冲突的元素；
线性探测法的缺点：可能使第i个哈希地址的同义词存入第i+1个哈希地址，这样本应存入第i+1个哈希地址的元素变成了第i+2个哈希地址的同义词，……，
因此，可能出现很多元素在相邻的哈希地址上“堆积”起来，大大降低了查找效率。
解决方案：可采用二次探测法或伪随机探测法，以改善“堆积”问题。
2） 二次探测法
仍举上例，改用二次探测法处理冲突，建表如下：
Hi=(Hash(key)±di) mod m
其中：Hash(key)为哈希函数
m为哈希表长度，m要求是某个4k+3的质数；
di为增量序列 1^2，-1 ^2，2 ^2，-2 ^2，…，q ^2
注：只有3这个关键码的冲突处理与上例不同，
Hash(3)=3，哈希地址上冲突，由
H1=(Hash(3)+1 ^2) mod 11=4，仍然冲突；
H2=(Hash(3)-1 ^2) mod 11=2，找到空的哈希地址，存入。
3） 若di＝伪随机序列，就称为伪随机探测法
基本思想：将具有相同哈希地址的记录(所有关键码为同义词)链成一个单链表，m个哈希地址就设m个单链表，然后用一个数组将m个单链表的表头指针存储起来，形成一个动态的结构。
设{ 47, 7, 29, 11, 16, 92, 22, 8, 3, 50, 37, 89 }的哈希函数为：
Hash(key)=key mod 11，
用拉链法处理冲突，则建表如图所示。
Hi=RHi(key) i=1, 2, …，k
RHi均是不同的哈希函数，当产生冲突时就计算另一个哈希函数，直到冲突不再发生。
优点：不易产生聚集；
缺点：增加了计算时间。
思路：除设立哈希基本表外，另设立一个溢出向量表。
所有关键字和基本表中关键字为同义词的记录，不管它们由哈希函数得到的地址是什么，一旦发生冲突，都填入溢出表。
明确：散列函数没有“万能”通式（杂凑法），要根据元素集合的特性而分别构造。
讨论：哈希查找的速度是否为真正的O（1）？
不是。由于冲突的产生，使得哈希表的查找过程仍然要进行比较，仍然要以平均查找长度ASL来衡量。
一般地，ASL依赖于哈希表的装填因子α,它标志着哈希表的装满程度。
0≤α≤1
α 越大，表中记录数越多，说明表装得越满，发生冲突的可能性就越大，查找时比较次数就越多。
例已知一组关键字(19,14,23,1,68,20,84,27,55,11,10,79)
哈希函数为：H(key)=key MOD 13, 哈希表长为m=16，
设每个记录的查找概率相等
(1) 用线性探测再散列处理冲突，即Hi=(H(key)+di) MOD m
(2) 用二次探测再散列处理冲突，即Hi=(H(key)+di) MOD m
(3) 用链地址法处理冲突
1） 散列存储的查找效率到底是多少？
答：ASL与装填因子α有关！既不是严格的O(1)，也不是O(n)
2）“冲突”是不是特别讨厌？
答：不一定！正因为有冲突，使得文件加密后无法破译！（单向散列函数不可逆，常用于数字签名和间接加密）。
利用了哈希表性质：源文件稍稍改动，会导致哈希表变动很大。
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