一、SimHash算法概述
SimHash是一种局部敏感哈希算法 ，由Google工程师Moses Charikar提出，主要用于海量文本的快速去重与相似度检测。其核心思想是将高维特征向量映射为固定长度的二进制指纹（如64位），通过计算指纹间的汉明距离（Hamming Distance）判断相似性。若两个文本的指纹汉明距离越小，则相似度越高。
二、算法原理与步骤
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特征提取与分词
对文本进行分词并提取关键词（如使用TF-IDF或信息熵计算权重），例如"文档去重"可分词为"文档""去重"，并赋予权重。
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哈希加权
每个特征词通过传统哈希函数（如MD5）生成固定位数的二进制签名（如64位）。根据权重对每位进行加减操作：
• 若哈希位为1，则加权重值；
• 若为0，则减权重值。
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向量合并与降维
累加所有特征的加权结果，生成最终向量。对每一位值：若结果>0则置1，否则置0，形成SimHash指纹。
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相似度计算
通过比较两个指纹的汉明距离（不同位数）判断相似性。通常设定阈值（如距离≤3时视为相似）。
三、应用场景
• 搜索引擎去重 ：Google爬虫用于检测近似重复网页。
• 文档查重 ：标书、论文等内容相似性检测。
• 社交媒体监控 ：追踪重复新闻或用户评论。
• 推荐系统：基于用户历史生成相似内容推荐。
四、与其他算法的对比
| 算法 | 原理 | 适用场景 | 优缺点 |
|---|---|---|---|
| SimHash | 局部敏感哈希，降维后比较汉明距离 | 长文本、海量数据去重 | 高效（O(1)复杂度），但对短文本敏感度低，权重设计影响精度 |
| 余弦相似度 | 计算向量夹角的余弦值 | 短文本、精确匹配 | 精度高，但计算复杂度O(n²)，不适用于大规模数据 |
| MinHash | 基于集合相似性（Jaccard系数），对特征哈希取最小值 | 集合数据（如用户行为聚类） | 适合集合比较，但对特征顺序不敏感，内存占用较高 |
| LSH | 多阶段哈希映射，将相似项分到同一桶 | 高维数据近似最近邻搜索 | 可扩展性强，但参数调优复杂（如哈希函数数量） |
五、Spring Boot集成SimHash实践
1. 环境配置
依赖添加：
xml
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.github.yangliwei</groupId>
<artifactId>simhash</artifactId> <!-- 示例库，可选其他实现 -->
<version>1.0.0</version>
</dependency>配置文件（application.properties）：
properties
# 分词器配置（示例使用Jieba）
simhash.tokenizer.dict-path=classpath:dict.txt2. 核心代码实现
java
@Service
public class SimHashService {
@Autowired
private SimHasher simHasher; // 依赖SimHash库的实现类
/**
* 生成文本的SimHash指纹
*/
public String generateSimHash(String text) {
return simHasher.hash(text);
}
/**
* 计算两文本的汉明距离
*/
public int hammingDistance(String hash1, String hash2) {
return SimHashUtils.distance(hash1, hash2);
}
/**
* 判断是否相似（阈值可配置）
*/
public boolean isSimilar(String text1, String text2, int threshold) {
String hash1 = generateSimHash(text1);
String hash2 = generateSimHash(text2);
return hammingDistance(hash1, hash2) <= threshold;
}
}SimHash生成工具类
java
import cn.hutool.extra.tokenizer.TokenizerUtil;
import com.google.common.hash.Hashing;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
/**
* SimHash生成工具类
*/
public class SimHashUtil {
private static final int HASH_BITS = 64;
public static long generateSimHash(String text) throws IOException {
List<String> words = JiebaTextUtils.processText(text,false);
Map<String, Integer> wordWeights = calculateWordWeights(words);
int[] vector = new int[HASH_BITS];
for (Map.Entry<String, Integer> entry : wordWeights.entrySet()) {
String word = entry.getKey();
int weight = entry.getValue();
long wordHash = hash(word);
for (int i = 0; i < HASH_BITS; i++) {
long mask = 1L << (HASH_BITS - 1 - i);
if ((wordHash & mask) != 0) {
vector[i] += weight;
} else {
vector[i] -= weight;
}
}
}
long simHash = 0;
for (int i = 0; i < HASH_BITS; i++) {
if (vector[i] > 0) {
simHash |= (1L << (HASH_BITS - 1 - i));
}
}
return simHash;
}
private static Map<String, Integer> calculateWordWeights(List<String> words) {
// 简单词频统计（可替换为TF-IDF）
Map<String, Integer> weights = new HashMap<>();
for (String word : words) {
weights.put(word, weights.getOrDefault(word, 0) + 1);
}
return weights;
}
private static long hash(String word) {
return Hashing.murmur3_128().hashString(word, StandardCharsets.UTF_8).asLong();
}
}汉明距离计算
java
/**
* 汉明距离计算
*/
public class HammingUtil {
public static int distance(long hash1, long hash2) {
long xor = hash1 ^ hash2;
return Long.bitCount(xor);
}
}3. 高级优化
• 动态权重 ：结合TF-IDF与信息熵优化特征词权重，提升短文本精度。
• 分布式计算 ：使用Redis缓存SimHash指纹，加速海量数据比对。
• 自定义分词：集成HanLP或Jieba分词器，适配中文场景。
六、总结
SimHash凭借其高效性 和可扩展性，成为处理海量文本去重的首选算法。在Spring Boot中，通过合理配置分词器和优化权重计算，可进一步提升检测精度。对于需要高精度短文本匹配的场景，可结合余弦相似度；而在实时流处理中，LSH或MinHash可能更为适合。
参考资料
SimHash算法原理与步骤
应用场景与对比算法
权重优化与参数调优
Spring Boot集成实例