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十一、Python 哈希表与可哈希对象

11.1 哈希表（散列表）

哈希是从 Hash 音译过来的，哈希表（hashtable），也叫做散列表。

哈希表是键值对的无序集合，其每个键都是唯一的，核心算法是通过索引去查找值，Python 中的字典符合哈希表结构，字典中每个键对应一个值，my_dict={"key1":"value1","key2":"value2"}。

哈希是使用算法将任意大小的数据映射到固定长度输出的过程，该输出就是哈希值。

哈希算法可以创建高性能的数据结构，该结构可以快速存储和访问大量数据，哈希值通过哈希函数计算。

哈希函数，本质上是键到值的映射关系；

哈希表本质上就是一个数组，存储的是经过哈希函数运算之后得到的值；

哈希值是唯一标识数据的固定长度的数值。

这些都属于概念层面的知识，初期了解即可，后面随着应用会逐步掌握。

11.2 可哈希与不可哈希

这部分在官方文档说的比较绕，简单说一下的结论（也是大家共识的），一个对象（Python 中万物皆对象）在生命周期内，保持不变，就是可哈希的（hashable）。

还有一个更简单的证明办法，在 Python 中能插入 set 集合的元素是可哈希的，例如下述代码：

my_set = set()

test = [1, 3.14, 'hello', (2, 3), {'key': 1}, [1, 2], {3,6}]
my_set.add(test[0])
my_set.add(test[1])
my_set.add(test[2])
my_set.add(test[3])
# my_set.add(test[4])
# my_set.add(test[5])
# my_set.add(test[6])

测试之后得到的结论是：

可以被哈希的数据结构：int、float、str、tuple；
不可以被哈希的数据结构：dict、list、set。

加上之前滚雪球学到的知识，可以了解到，可以被哈希的数据类型都是不可变的，而不可以被哈希的数据类型是可变的，有点绕，稍微停顿一下，多读两遍即可。

可哈希的对象通常用作字典的键和集合的成员，因为这些数据结构在内部使用哈希值。

最终结论： 可哈希 ≈ 不可变。

11.3 Python hash() 函数

hash 函数用于获取一个对象的哈希值，语法结果为 hash(object)，返回值是对象的哈希值，哈希值是整数。
使用方式非常简单：

print(hash('test'))
print(hash(1))
# 注意下面使用不可哈希对象会出现错误
# hash([1,2,3])

11.4 hashlib 模块

hashlib 提供了常见的摘要算法，具体如下：

md5()、sha1()、sha224()、sha256()、sha384()、sha512()、blake2b()、blake2s()、sha3_224()、sha3_256()、sha3_384()、 sha3_512()、 shake_128()、shake_256()

使用 dir(hashlib) 即可获取上述所有可用方法。

MD5 是最常见的摘要算法，生成结果是固定的 16 字节，通常用一个 32 位的 16 进制字符串表示，示例代码如下：

import hashlib
# MD5算法
md5 = hashlib.md5()
data = "hello world"
md5.update(data.encode('utf-8'))
# 计算 hash 值,拿到加密字符串
print(md5.hexdigest())

SHA1 算法更安全，它的结果是 20 字节长度，通常用一个 40 位的 16 进制字符串表示。而比 SHA1 更安全的算法是 SHA256 和 SHA512 等，不过越安全的算法越慢，并且摘要长度更长。

11.5 这篇博客的总结

本篇博客为大家说明了 Python 的哈希表概念和可哈希对象，对于初学阶段是有帮助的。

深入研究下去，你应该尝试自己手写哈希算法与可哈希对象，再学习一段时间吧，希望本文对你有所帮助。

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