由于您知道您正在处理 16 位值，因此任何查找算法都将是一个恒定时间算法，因为只有 O(1) 个不同的可能值。因此，表面上可能较慢的算法（例如，线性搜索，对于 n 个元素在 O(n) 中运行）实际上可能在这里有用。
除非有一个完美的散列函数，如果你想保证快速查找，我建议你研究cuckoo hashing，它保证了最坏情况的 O(1) 查找时间并预期 O(1) 时间插入（尽管你必须是你的哈希函数有点聪明）。为 16 位值生成散列函数真的很容易；如果您计算两个 16 位乘法器并将 16 位值的高位和低位乘以这些值，然后将它们相加，我相信您会得到一个很好的散列函数 mod 任何素数。
或者，如果您不是绝对必须进行 O(1) 查找并且对预期的查找时间没有问题，您还可以使用具有开放寻址的标准哈希表，例如线性探测哈希表或双哈希哈希表。使用具有这种散列方案的较小数组可能非常快，并且应该非常易于实现。
对于完全不同的方法，如果您要存储稀疏数据并希望快速查找时间，那么可能对您有效的选项是使用简单的平衡二叉搜索树。例如，treap数据结构很容易实现，并给出了预期的 O(log n) 值查找。由于您处理的是 16 位值，因此这里的 log n 约为 16（我认为对数的底数实际上有点不同），因此查找应该很快。这确实会为每个元素带来一些开销，但如果您只有几个元素，它应该很容易实现。对于更少的开销，您可能需要查看splay trees，每个元素只需要两个指针。
希望这可以帮助！