什么是 int32 的快速理想散列函数？答案

【问题标题】：What's a fast ideal hash function for int32?什么是 int32 的快速理想散列函数？
【发布时间】：2016-02-22 06:50:25
【问题描述】：

我需要理想的（无冲突）哈希函数将 int 映射到相同大小的 int。最简单的方法是交换一些位的位置，但也许有一些很好的快速实现，操作数少，哈希种子容易改变？也许使用一些快速对称密码？ x86 有AES 指令。我不需要可移植性，所以使用 SSE 或其他 x86 特定加速指令的东西会很棒吗？因为散列应该非常快。

【问题讨论】：

为什么要将int 映射到int，这根本没有任何意义。是因为数组有间隙吗？也许还有其他基于算术的解决方案！
是的 - 你能解释一下你需要这个散列函数吗？否则，标识函数（只是将“x”映射到“x”）听起来符合您的要求 - 它将整数映射到相同大小的整数，没有冲突，而且非常非常快:)
@psmears 你又错过了一个非常。
@iharob: 是的，但前提是你真的很好地优化它;-)
一个简单的非聚类是% table size 并确保table_size 是一个素数。这不会损害一个好的哈希。它通常有助于一个糟糕的哈希。 YMMV。

标签： c optimization hash

【解决方案1】：

使用像FNV32-1A 这样的简单哈希可能会得到更好的结果。

crc32、clmul、aes 等复杂指令具有更高的吞吐量，但它们也可能具有更高的延迟。就其本身而言，它们也不一定会为您提供更好的分布。

您应该考虑的另一件事是冲突与散列函数的成本。线性探测通常应该在合理数量的探测中表现良好，因为 16 个值将适合单个高速缓存行。 CPU 可能还能够通过预测缓存访问来隐藏访问成本。

同样值得考虑的是入住率和餐桌大小之间的权衡。有时将表格大小加倍会更有效。

【讨论】：

谢谢。我意识到没有必要使用理想的散列，简单的散列就可以了。目前我尝试了 crc32，它通过将未命中计数减少 10000 倍，使我在集群值上的性能提高了 10 倍，现在性能符合我的需求，每个核心大约 20-30M 查询。也许我也会对其他功能进行基准测试。
@user1940679 如果我没记错的话crc32 的吞吐量是一个周期，但延迟大约是三个周期。
你能推荐一些关于英特尔低级优化的好书吗？我对这些事情很陌生。如果我有几条不使用 crc32 数据的指令，那么延迟应该不会产生影响，是吗？我也从下面的答案中尝试了哈希，crc32 指令更快，所以我认为在 int2int 哈希中没有办法超越它
@user1940679 英特尔manuals 非常全面。管道可能能够隐藏 crc32 指令的延迟，但这取决于工作负载。

【解决方案2】：

uint32_t hash( uint32_t value )
{
    return( value * 0xdeece66d + 0xb );
}

【讨论】：

虽然这是一个答案，但我看不出它比任何其他 ax + b 散列方法更好或更差的原因（并且在不了解输入的情况下，您可以直接使用 value ，或者稍微旋转一下，效果一样）。
@ShadowRanger 它为任何输入大小生成 1 对 1 映射。换句话说，如果您将value 限制为 10 位并将返回掩码为 10 位，那么您将获得 10 位值之间的 1 对 1 映射。相比之下，乘数和加数的选择不好，例如return( value * 8 + 4 ) 不会生成一对一的映射。
嗯，是的。但我很确定任何素数乘数都可以正常工作。一般来说，一个魔法素数并不比另一个好。
@ShadowRanger 这些特定的数字可以追溯到 Commodore Amiga，目前在 Java's java.util.Random 中使用
鉴于 OP 正在使用这个 mod，添加一个常量并没有帮助，它只是“旋转”表索引，它不会分散集群。所以只是乘法同样好