Хеширование объекта функцией hash() в Python

• 15.07.2023
• 414
• Основы Python
• Функции

hash() — это встроенная функция в Python, которая возвращает хеш-значение указанного объекта.

Хеш-значение — это целое число, которое получается из данных переменной.

Синтаксис

hash(object)

где object — это объект, хеш-значение которого нужно вычислить.

Основное использование

hash() часто используется для быстрого сравнения ключей во время поиска элементов в словаре или множестве. Кроме того, они используются в алгоритмах, которые требуют быстрого проверки равенства, таких как операция вхождения в множество или в словарь.

Пример использования функции hash():

print(hash('Python'))  # Выводит хеш-значение строки 'Python'

Хеширование различных типов данных

hash() может использоваться со многими типами данных:

print(hash(181))  # Хеширование целого числа
print(hash(22.5))  # Хеширование числа с плавающей запятой
print(hash('Python'))  # Хеширование строки
print(hash(('Python', 1, 22.5)))  # Хеширование кортежа

Неизменяемость и хеширование

Однако hash() не может быть применено к изменяемым типам данных, таким как списки или словари. Это связано с тем, что хеш-значения должны быть неизменными, т.е. один и тот же объект должен всегда давать одно и то же хеш-значение.

print(hash([1, 2, 3]))  # TypeError: unhashable type: 'list'

В этом случае Python выдаст ошибку TypeError: unhashable type: 'list'.

Хеширование пользовательских объектов

Можно определить способ хеширования собственных объектов, создав метод __hash__(self) в своем классе. Этот метод должен возвращать целое число, которое будет использоваться в качестве хеш-значения.

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __hash__(self):
        return hash((self.name, self.age))

person = Person('John', 30)
print(hash(person))  # Выведет хеш-значение объекта person

Хеширование и равенство

Если два объекта равны (т.е. сравнение с помощью == дает True), то их хеш-значения также должны быть равны. Это важно для корректной работы структур данных, основанных на хешировании, таких как словари и множества.

print(hash('Python') == hash('Python'))  # True

Хеш-коллизии

Следует отметить, что разные объекты могут давать одинаковые хеш-значения. Это явление известно как «коллизия хешей». Python обрабатывает такие коллизии в своих внутренних структурах данных, но если вы используете хеш-значения в своем коде, следует учесть эту возможность.

Хеширование и безопасность

Функция hash() в Python используется для обычных операций с данными и не предназначена для криптографического хеширования, где требуется высокая степень безопасности. Для криптографического хеширования следует использовать специализированные библиотеки, такие как hashlib.

Повторяемость хеширования

Стоит отметить, что начиная с Python 3.3, «случайность хеширования» является частью Python, и хеш-значения Python могут изменяться между различными выполнениями программы для безопасности и предотвращения определенных видов атак.

Если вам нужно, чтобы хеш был стабильным между запусками программы (например, для использования в генерации хешей для долговременного хранения), вам следует использовать другой подход или функцию, например, функции из модуля hashlib.

Влияние изменений на хеш

Любые изменения в объекте приведут к изменению его хеш-значения. Это значит, что даже небольшие изменения в данных приводят к значительным изменениям в их хеш-значении.

print(hash('Python'))
print(hash('Python!'))

Эти два хеш-значения будут сильно отличаться, несмотря на то что вторая строка отличается от первой только одним символом.

Заключение

В заключение, функция hash() в Python является мощным инструментом для получения хеш-значений различных типов данных. Она может быть полезна во множестве ситуаций, от работы со словарями и множествами до кэширования результатов функций.