哈希函数中，将哈希值右移16位并与自身进行异或操作,有什么意义？为什么不直接取hash值

在哈希函数中，将哈希值右移16位并与自身进行异或操作，主要有以下意义：

1. 增强哈希值的随机性

• 右移16位：将哈希值的高16位移动到低16位，使高位的特征影响低位。
• 异或操作：将原始哈希值与右移后的值进行异或，混合高低位信息，增加随机性。

2. 减少冲突

• 异或操作能更好地混合哈希值的各个部分，减少相似输入产生相同哈希值的概率，从而降低冲突。

3. 提高分布均匀性

• 通过混合高低位信息，哈希值在哈希表中的分布更加均匀，减少聚集现象，提升性能。

4. 简单高效

• 右移和异或操作在硬件上执行速度快，适合对性能要求高的场景。

示例

假设有一个32位哈希值 h = 0x12345678：

1. 右移16位：h >> 16 得到 0x00001234。
2. 异或操作：h ^ (h >> 16) 得到 0x12345678 ^ 0x00001234 = 0x1234444C。

这样，哈希值的高位信息被混合到低位，增强了随机性和均匀性。

总结

这种操作通过简单的位运算，有效提升了哈希函数的随机性和均匀性，减少冲突，适用于对性能要求高的场景。
在计算机中，数据是以二进制的形式存储的。对于一个二进制数，高位和低位是根据它们在数中的位置来区分的。下面我会详细解释什么是高位、低位，以及“哈希值的高位信息被混合到低位”是什么意思。

1. 什么是高位和低位？

以32位的二进制数为例，假设有一个32位的哈希值：

二进制表示：1101 1010 1111 0101 1011 1100 0011 1101
十六进制表示：0xDAAFBC3D

• 高位：指的是二进制数中靠左边的位（即权重较大的位）。例如，上例中的前16位 1101 1010 1111 0101 就是高位部分。
• 低位：指的是二进制数中靠右边的位（即权重较小的位）。例如，上例中的后16位 1011 1100 0011 1101 就是低位部分。

2. 为什么需要将高位信息混合到低位？

在哈希函数中，如果直接使用原始哈希值，可能会出现以下问题：

• 高位信息被忽略：如果哈希表的大小较小（比如只取哈希值的低16位），那么高位的信息就会被完全丢弃，导致哈希冲突增加。
• 分布不均匀：如果哈希值的高位和低位之间没有关联性，可能会导致哈希值在哈希表中分布不均匀，影响性能。

通过将高位信息混合到低位，可以：

• 保留高位信息：即使只使用低位部分，高位的信息也会通过混合操作影响低位，减少信息丢失。
• 增强随机性：高位和低位的信息被混合在一起，使得哈希值的分布更加均匀，减少冲突。

3. 如何将高位信息混合到低位？

具体操作是通过右移和异或来实现的。以下是一个具体的例子：

假设有一个32位的哈希值 h = 0xDAAFBC3D：

1. 右移16位：

   • 将 h 右移16位，得到 h >> 16 = 0x0000DAAF。
   • 这样，原来的高16位 0xDAAF 被移动到了低16位。

2. 异或操作：

   • 将原始值 h 和右移后的值 h >> 16 进行异或操作：

     h ^ (h >> 16) = 0xDAAFBC3D ^ 0x0000DAAF = 0xDAAF6272
     

   • 这样，高位的信息 0xDAAF 被混合到了低位。

4. 为什么用异或操作？

异或操作（^）的特点是：

• 可逆性：a ^ b ^ b = a，即异或操作可以还原数据。
• 均匀性：异或操作能够均匀地混合数据，不会引入明显的偏差。

通过异或操作，高位和低位的信息被均匀地混合在一起，从而提高了哈希值的随机性和均匀性。

5. 总结

• 高位：二进制数中靠左边的位（权重较大的位）。
• 低位：二进制数中靠右边的位（权重较小的位）。
• 混合高位到低位：通过右移和异或操作，将高位的信息引入低位，增强哈希值的随机性和均匀性，减少冲突。

这种操作在哈希函数中非常常见，例如Java的 HashMap 中就使用了类似的技术来优化哈希值的分布。