极客教程python hash
1. 哈希函数
哈希函数（Hash Function）是一种将输入值映射为固定长度的输出值的函数。输出值通常称为哈希值或者散列值。哈希函数的特点是输入值的微小变化都会导致输出值的较大变化。在计算机领域中，哈希函数广泛应用于密码学、数据校验、数据存储等方面。
在Python中，可以使用内置的hash()函数来计算哈希值。hash()函数可以对字符串、整数、浮点数等不可变类型进行哈希计算。
下面是几个示例：
hash("hello") # 返回整数型的哈希值
hash(123) # 返回整数型的哈希值
hash(3.14) # 返回整数型的哈希值
2. 字典和集合
在Python中，字典（Dictionary）和集合（Set）是使用哈希表来实现的数据结构。因为哈希表具有快速查找的特性，所以字典和集合在处理大量数据时非常高效。
字典是一种无序的数据集合，它包含一个键（Key）和对应的值（Value）。字典的键必须是不可变类型，通常是字符串或者数值。而值则可以是任意类型的对象。
# 创建一个空字典
d = {}
# 添加键值对
d["name"] = "John"
d["age"] = 25
d["gender"] = "Male"
# 访问字典中的值
print(d["name"]) # 输出：John
print(d.get("age")) # 输出：25
# 遍历字典的键值对
for key, value in d.items():
print(key, value)
集合是一个无序的、不重复的元素集合，它可以用来去重或者判断某个元素是否存在。集合的元素必须是不可变类型。
# 创建一个空集合
s = set()
# 添加元素
s.add(1)
s.add(2)
s.add(3)
# 判断元素是否存在
print(2 in s) # 输出：True
print(4 in s) # 输出：False
# 遍历集合中的元素
for item in s:
print(item)
3. 哈希冲突
由于哈希函数将输入值映射到有限的输出值空间中，所以不同的输入值可能会产生相同的哈希值。这种情况称为哈希冲突。哈希冲突会导致哈希表的性能下降，因为它会导致键的查找和插入操作的复杂度从O(1)变为O(n)。
在Python中，默认使用的哈希函数是身份哈希函数（Identity Hash Function）。身份哈希函数计算对象的内存地址作为哈希值。对于不可变类型，身份哈希函数会根据对象的值来计算哈希值；而对于可变类型，身份哈希函数会根据对象的内存地址来计算哈希值。
下面是一个示例，展示了在哈希冲突的情况下，哈希表的性能下降：
names = ["John", "Mike", "Tom", "David", "Amy"]
ages = [25, 35, 20, 30, 40]
d = {}
for i in range(len(names)):
d[names[i]] = ages[i]
print(d["John"])
4. 哈希算法应用
在实际应用中，哈希算法具有很多的应用场景。下面介绍几个常见的应用：
4.1. 数据校验
哈希函数可以用于数据校验，确保数据在传输过程中没有被篡改。常见的数据校验算法包括MD5、SHA-1、SHA-256等。在Python中，可以使用hashlib模块来实现这些算法。
import hashlib
# 计算字符串的MD5哈希值
string = "Hello World"
md5 = hashlib.md5(string.encode()).hexdigest()
print(md5) # 输出：b10a8db164e0754105b7a99be72e3fe5
4.2. 密码存储
在用户注册和登录系统时，通常需要将密码存储在数据库中。为了保护用户的密码安全，通常不直接将明文密码存储在数据库中，而是将密码的哈希值存储起来。当用户登录时，将用户输入的密码经过哈希函数计算哈希值后，与存储的哈希值进行比较。
Python中常用的密码存储算法包括bcrypt、scrypt、Argon2等。下面是使用bcrypt库进行密码存储的示例：
import bcrypt
# 生成哈希密码
password = "password123"
hashed_password = bcrypt.hashpw(password.encode(), bcrypt.gensalt())
# 验证密码
if bcrypt.checkpw(password.encode(), hashed_password):
print("Password is correct.")
else:
print("Password is incorrect.")
4.3. 文件完整性校验
哈希函数可以用于校验文件的完整性。通过对文件进行哈希计算，并将计算得到的哈希值与预先计算好的哈希值进行比较，可以判断文件是否被篡改。
下面是一个示例，演示了如何计算一个文件的哈希值：
import hashlib
def calculate_hash(file_path):
sha1 = hashlib.sha1()
with open(file_path, "rb") as file:
# 以二进制方式读取文件内容
while True:
data = file.read(4096)
if not data:
break
sha1.update(data)
return sha1.hexdigest()
file_path = "path/to/file"
file_hash = calculate_hash(file_path)
print(file_hash)
以上是Python中哈希的简要介绍和一些应用场景。哈希函数和哈希算法在计算机领域中扮演着重要的角色，了解哈希的原理和应用可以帮助我们更好地理解和使用相关技术。