java代码如何实现一个布隆过滤器算法呢?

重生 Java教程 发布时间:2023-12-19 22:21:56 阅读数:9149 1
下文笔者讲述java代码实现布隆过滤器的方法及示例分享,如下所示

布隆过滤器的简介

布隆过滤器算法:
    一种快速判断一个元素是否属于一个集合的算法
    
    布隆过滤器的原理:
       通过多个哈希函数将元素映射为多个不同的位
        然后将这些位设置为1
          判断元素是否在集合中时
          只需要将元素进行相同的哈希操作
           后续通过判断得到的位是否都为1即可
================================================
布隆过滤器算法的实现思路:
  1.定义一个合适的布隆过滤器大小和哈希函数个数
  2.定义一个位图数组用于存储元素。
  3.实现多个不同的哈希函数,将元素映射为不同的位。
  4.实现添加元素和判断元素是否在集合中的方法。    
import java.util.BitSet;
import java.util.Random;
 
public class BloomFilter {
 
    private static final int DEFAULT_SIZE = 2 << 24; // 布隆过滤器数组大小,默认为2的24次方
    private static final int[] SEEDS = new int[]{3, 5, 7, 11, 13, 31, 37, 61, 89}; // 哈希函数种子数
    private BitSet bitSet = new BitSet(DEFAULT_SIZE);
    private Random random = new Random();
 
    // 哈希函数1
    private int hash1(String str) {
        int result = 0;
        for (int i = 0, len = str.length(); i < len; i++) {
            result = SEEDS[0] * result + str.charAt(i);
        }
        return (DEFAULT_SIZE - 1) & result;
    }
 
    // 哈希函数2
    private int hash2(String str) {
        int result = 0;
        for (int i = 0, len = str.length(); i < len; i++) {
            result = SEEDS[1] * result + str.charAt(i);
        }
        return (DEFAULT_SIZE - 1) & result;
    }
 
    // 哈希函数3
    private int hash3(String str) {
        int result = 0;
        for (int i = 0, len = str.length(); i < len; i++) {
            result = SEEDS[2] * result + str.charAt(i);
        }
        return (DEFAULT_SIZE - 1) & result;
    }
 
    // 添加元素
    public void add(String str) {
        bitSet.set(hash1(str), true);
        bitSet.set(hash2(str), true);
        bitSet.set(hash3(str), true);
    }
 
    // 判断元素是否存在
    public boolean contains(String str) {
        boolean ret = bitSet.get(hash1(str)) && bitSet.get(hash2(str)) && bitSet.get(hash3(str));
        if (!ret) {
            return false;
        }
        return true;
    }
 
}
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