手寫布隆過濾器 第一場第一鏡

隨着最後一縷春風拂過，空氣中瀰漫起了夏天的味道，又該滾去學習了。 最近在學習Redis，發現了一個好玩的東西叫布隆過濾器。但是個人水平又不足以研究源碼，那我就本身寫一個簡單的玩玩。

原理

請原諒個人班門弄斧。我認爲布隆過濾器就是用來判斷key是否存在的，基於位圖。有一個特色是，若是我說key不存在，那麼您能夠徹底信任我，若是我說key存在，您可能就要掂量一下啦。恩恩，具體說來就是來了一個key，咱們對其進行n次不一樣的hash，生成n個bit的索引，在位圖裏將這幾個bit置成1，再來了另外一個key，對其進行相同的hash，看看生成的索引對應的bit是否都爲1，都爲1即爲（可能）存在，反之（必定）不存在。至於爲何會出現這種不許確的狀況，能夠去google一下，比我講得清楚多了。

開工

首先，咱們須要一個位圖，既然決定純手寫，那就從0開始DIY了。 老爺請上碼：

type BM int64
//用切片來充當位圖，切片的每一個位與二級制位方向正好相反
type BitMap struct {
	BitSlice []BM
	BitNum uint
}
//求一個BM的bit數，確定有更好的計算方法
var bmBitNum = uint(unsafe.Sizeof(BM(1)) * 8)

//n爲須要的bit數
func NewBitMap(n int) *BitMap {
	//計算須要幾個元素bit纔可以
	bitNum := uint(n) / bmBitNum + 1
	return &BitMap {
		BitSlice : make([]BM,bitNum,bitNum),
		BitNum : uint(n),
	}
}
//n爲位圖的索引
func (bm *BitMap) Set (n uint) {
	if n > bm.BitNum {
		return
	}
	//求出應該是切片的第幾個元素
	byteIndex := n / bmBitNum
	//求出是此元素的第幾個bit
	bitIndex := n % bmBitNum
	//經過位運算將該bit置成1
	bm.BitSlice[byteIndex] |= BM(uint(1) << bitIndex)
}
//一樣的思路去找所在bit是否已經被置成1
func (bm *BitMap) Get (n uint) bool{
	if n > bm.BitNum {
		return false
	}
	byteIndex := n / bmBitNum
	bitIndex := n % bmBitNum
	return (bm.BitSlice[byteIndex] & BM(uint(1) << bitIndex)) != 0
}
複製代碼

OK，就這樣咱們完成了一個簡單的位圖。至於之後的各類優化只能等我水平高一些來再續前緣了。 有了位圖就能夠搞布隆過濾器了。 老弟來了：

//這裏的兩個切片是用來hash的，mod裏最大的質數爲101，我準備用3個hash生成3個bit，hash事後生成的最大的bit爲101。
var cap = []uint{7, 11, 13}
var mod = []uint{31, 37, 101}
//剛剛手寫的位圖派上用場了
type BloomFilter struct {
	BitMap   *bitMap.BitMap
}
//n依舊爲須要的位數
func NewBloomFilter(n int) *BloomFilter {
	return &BloomFilter {
		BitMap:bitMap.NewBitMap(n),
	}
}
//通過3次hash
func (bf BloomFilter) Set(value string) {
	for i := 0; i < len(cap); i++ {
		bf.BitMap.Set(hash(value,i))
	}
}

//一樣規則的三次hash判是否存在
func (bf BloomFilter) Exist(value string) bool {
	for i := 0; i < len(cap); i++ {
		if !bf.BitMap.Get(hash(value,i)) {
			return false
		}
	}
	return true
}

//我本身寫的hash算法，濃濃的鄉土氣息。等我再學習一段時間確定能搞一個更好的！
func hash(s string,index int) uint {
	bit := uint(1)
	for i := 0; i < len(s); i++ {
		bit = (bit * cap[index] + (uint(s[i] - 'a') + uint(1))) % mod[index]
	}
	return bit
}
複製代碼

好了，就是這樣。其實我只是想說，學習任何東西，要從原理抓起，要瘋狂地實踐。不要拿半路轉行的碼農不當程序員哦。

最後，分享一個公衆號吧，叫作算法夢想家，來跟我一塊兒玩算法，玩音樂，聊聊文學創做，我們一塊兒天馬行空！