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布隆过滤器是一种空间效率很高的概率性数据结构，用于快速判断一个元素是否可能在一个集合中。它的核心思想是使用位数组和多个哈希函数来实现快速查找。
布隆过滤器的工作原理分为两个步骤。首先是添加元素：当要添加一个元素时，使用多个哈希函数计算该元素的哈希值，然后将位数组中对应的位置设为1。然后是查询元素：检查所有哈希值对应的位置是否都为1来判断元素是否可能存在。
布隆过滤器有四个重要特性。首先是空间效率高，相比传统哈希表占用空间小得多。其次是允许假阳性，即可能误报元素存在。第三是不允许假阴性，如果判断元素不存在，则一定不存在。最后是难以删除元素，因为删除可能影响其他元素的判断。
布隆过滤器在多个领域有广泛应用。在数据库系统中，它可以减少磁盘I/O操作，防止缓存穿透。在网络爬虫中用于URL去重，快速判断网页是否已经爬取。在邮件系统中用于垃圾邮件过滤，快速识别垃圾邮件特征。在分布式系统中用于数据同步判断，提高系统效率。