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[数据结构与算法]【Redis】布隆过滤器(减少查询压力)

什么是布隆过滤器?

本质上布隆过滤器是一种数据结构,一种概率型数据结构,特点是高效地插入和查询,可以用来告诉你 “某样东西一定不存在或者可能存在”。

相比于传统的 List、Set、Map 等数据结构,它更高效、占用空间更少,但是缺点是其返回的结果是概率性的,而不是确切的。

实现原理

比如说一个布隆过滤器长这个样子:

在这里插入图片描述

如果我们要映射一个值到布隆过滤器中,我们需要使用多个不同的哈希函数生成多个哈希值,并对每个生成的哈希值指向的 bit 位置 1,例如针对值 “baidu” 和三个不同的哈希函数分别生成了哈希值 1、4、7,则上图转变为:

在这里插入图片描述

Ok,我们现在再存一个值 “tencent”,如果哈希函数返回 3、4、8 的话,图继续变为:
在这里插入图片描述
4 这个 bit 位由于两个值的哈希函数都返回了这个 bit 位,因此它被覆盖了。现在我们如果想查询 “dianping” 这个值是否存在,结果我们发现 5 这个 bit 位上的值为 0,说明没有任何一个值映射到这个 bit 位上,因此我们可以很确定地说 “dianping” 这个值不存在

而当我们需要查询 “baidu” 这个值是否存在的话,那么哈希函数必然会返回 1、4、7,然后我们检查发现这三个 bit 位上的值均为 1,那么我们可以说 “baidu” 存在了么?答案是不可以,只能是 “baidu” 这个值可能存在。

这是为什么呢?答案跟简单,因为随着增加的值越来越多,被置为 1 的 bit 位也会越来越多,这样某个值 “taobao” 即使没有被存储过,但是万一哈希函数返回的三个 bit 位都被其他值置位了 1 ,那么程序还是会判断 “taobao” 这个值存在。

所以,这就是我前文所说的 “某样东西一定不存在或者可能存在”。

它能干什么?

采用布隆过滤器,将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的 bitmap 中,一个一定不存在的数据会被这个 bitmap 拦截掉,从而避免了对底层存储系统的查询压力

它的优点是空间效率和查询时间都远远超过一般的算法,缺点是有一定的误识别率和删除困难。

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加:2021-12-06 15:30:49  更:2021-12-06 15:31:24 
 
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