哈希算法

哈希算法（Hash Algorithm）是一种将任意长度的输入数据通过散列函数转换为固定长度输出的单向密码学函数，输出称为哈希值或散列值，核心特性包括确定性、不可逆性和抗碰撞性，广泛应用于数据完整性校验、密码存储和区块链等领域。

定义与基本原理

哈希算法（又称散列算法或消息摘要算法）通过数学函数将任意长度的输入数据（如文本、文件）映射为固定长度的唯一输出值（哈希值），该过程不可逆且无法从输出反推原始输入。其本质是一种压缩映射，输出长度通常为128位（如MD5）、160位（如SHA-1）或256位（如SHA-256）。

核心原理如下

‌哈希函数设计‌：基于模运算、位运算或数学变换（如平方取中法、除法余数法）实现快速计算。‌‌

‌固定长度输出‌：无论输入数据大小，输出长度恒定，例如SHA-256始终生成256位哈希值。‌‌

哈希算法的特性决定了其安全性和适用性：

确定性‌：相同输入必产生相同哈希值，确保结果可复现。‌‌

‌不可逆性‌：无法从哈希值逆向推导原始输入，保护数据隐私。‌‌

‌雪崩效应‌：输入微小变化导致输出哈希值显著差异，增强安全性。‌‌

‌抗碰撞性‌：难以找到两个不同输入生成相同哈希值，防止数据篡改。‌‌

当不同输入产生相同哈希值时，需解决冲突以维持算法可靠性

‌链地址法‌：将冲突数据存储在链表结构中，通过索引定位（如哈希表索引对应链表）。‌‌

‌开放地址法‌：探测相邻空位存储数据，包括线性探测和平方探测。‌

‌优化策略‌：动态调整数组大小、改进哈希函数（如黄金分割点乘法）或使用分块存储（如B16结构）平衡效率与空间。