用PHP和Python生成短鏈接服務的字符串ID

蘇丹發布于2019-07-01 10:50 / 713人閱讀

摘要：使用進制也能生成比較短的字符串唯一，不過還有更好的解決方案，你也看到了上面短鏈接的唯一里還包含大寫字母。接下來我們使用進制轉換，將一個十進制數字轉化為對應的進制表示。一億用進制表示出來后的結果是生成的唯一字符串足夠短。

假設你想做一個像微博短鏈接那樣的短鏈接服務，短鏈接服務生成的URL都非常短例如: http://t.cn/E70Piib, 我們應該都能想到鏈接中的E70Piib對應的就是存儲長鏈接地址的數據記錄的ID，可是這個有大小寫字母和數字構成的唯一ID是怎么生成的呢，剛學編程的時候我們用的方法都試拼接一個足夠唯一的字符串（比如時間戳加用戶ID等等）然后再用MD5或者SHA1散列算法算出一個散列值，用這種方法得到的唯一ID有可能比原始的鏈接的長度還要長，所以如何來優雅的生成足夠短的字符串唯一ID呢？

我們先來看一個數學問題，普通的數字ID是用十進制來表示的，在十進制中每位都有10種可能（0-9），所以5位的十進制數能呈現最多10 * 10 * 10 * 10 * 10 = 100,000 個ID。

現在如果用32進制來表達一個5位數字需要多少位呢？


32進制是數字和一些小些字母來組成，所以5位32進制可表達的唯一ID有 32 * 32 * 32 * 32 * 32 = 33,554,432個，數量已經很大了。
使用32進制也能生成比較短的字符串唯一ID，不過還有更好的解決方案，你也看到了上面短鏈接的唯一ID里還包含大寫字母。
接下來我們使用62進制轉換，將一個十進制數字轉化為對應的62進制表示。
（為什么用62進制？數字加大小寫字母一共是62個）
常用的這幾個編程語言里沒有提供62進制的轉換，所以就需要我們自己寫一個函數來進行10進制到62進制的轉換。
/**
 * Convert a numeric string from base 10 to another base.
 *
 * @param $value  decimal string
 * @param int $b  base , max is 62
 * @return string
 */
function to_base($value, $b = 62)
{
    $base = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    $r = $value  % $b;
    $result = $base[$r];
    $q = floor($value / $b);

    while ($q)
    {
        $r = $q % $b;
        $q = floor($q / $b);
        $result = $base[$r].$result;
    }

    return $result;
}

/**
 * Convert a 10 base numeric string to a 62 base string
 *
 * @param  int     $value
 * @return string
 */
function base62_encode($value)
{
    return to_base($value, 62);
}
定義好上面的函數后，讓我們將100,000,000 轉換成62進制試一試：
echo base62_encode(100000000); //結果是6LAze
理解了將十進制正整數轉換成62進制的字符串表示形式的原理后，在任何編程語言里都可以很輕松地實現一個轉換函數，下面再提供一個Python版本的Base62.encode
#!/usr/bin/python
# -*- coding=UTF-8 -*-

from __future__ import print_function, division

BASE62 = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"

def encode(num, alphabet=BASE62):
    """Encode a positive number in Base X

    Arguments:
    - `num`: The number to encode
    - `alphabet`: The alphabet to use for encoding
    """
    if num == 0:
        return alphabet[0]
    arr = []
    base = len(alphabet)
    while num:
        num, rem = divmod(num, base)
        arr.append(alphabet[rem])
    arr.reverse()
    return "".join(arr)
 Python函數注解

python的divmod函數用第一個參數num除以第二個參數base，并以元組的形式返回商和余數。
因為divmod返回兩個元素構成的元組，在python中元組可以簡寫省略兩邊地括號，所以num, rem = divmod(num, base)是一個元組賦值表達式，并不是divmod函數返回了兩個返回值。

一億用62進制表示出來后的結果是6LAze , 生成的唯一字符串ID足夠短。短鏈接只是一個應用場景，base62還可以應用到很多需要表示唯一ID的地方，這樣一來你就不用再使用那些哈希算法來生成那么冗長的字符串了，雖然只是節省了一些空間但是這在高訪問量的URL和海量數據的存儲中還是能省下來不少資源的。

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