교대최소제곱법
[자료구조] 해시 테이블의 모든 것 본문
해시 함수란?
데이터를 효율적으로 관리하기 위해 임의의 길이의 데이터를 수학적 연산을 통해 고정된 길이의 데이터로 매핑하는 함수이다. 해시 함수에 의해 얻어지는 값을 해시 코드, 해시라고 한다.
→ 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 방법
+ 해시값(hash value) = 해시 코드(hash code) = 다이제스트(digest) = 해시(hash)
그럼 해시 테이블은?
바꾸기만 하면 의미가 없기 때문에 키와 값을 연결해 놓은 테이블이다.
왜 쓰나요?
무결성 검사, 비밀번호 저장 같은 보안이 필요한 경우 사용
해시 테이블의 종류
Direct Addressing Table
가장 간단한 해시테이블, 최대 키 값만큼 리스트를 만들어서 기억하는 방식 (DP에서 활용하는 방식)
→ 메모리 낭비가 심하다
Hash Table
메모리 낭비가 심하기 때문에 고안됨
해시함수에 따른 정해진 규칙으로 해시값 위치에 데이터를 저장
→ 충돌 문제가 있다.
+
해시 값 = 해시함수(키), T[해시 값] = 데이터
해시함수는 어떤건가요?
- 모듈러 함수
가장 기본적인 해시함수, % ← 이놈이 모듈러 함수다 - Digit Folding
키가 문자열일 때 활용, 문자열을 아스키 코드로 바꾸고 합해서 사용 - Multiplication Method
ex) h(k)=(k * A * mod 1) × m
정해진 수식을 활용해서 값을 계산, mod(나머지 계산)을 통해 소수점을 통해 해시값을 결정하는 방법 - Univeral Hashing
미리 키와 해시값을 정해두고 꺼내 쓰는 방법
+
원래는 비트연산, 비선형 함수 같은 복잡한 함수를 통해서 해시함수를 구성한다.
해시 충돌
아무리 충돌 저항성이 우수하더라도 충돌은 일어난다.
그럼 어떻게 해결하나요?
- 체이닝
해시 속에 연결리스트가 생성되기 때문에 탐색과 삭제시 시간이 오래 걸릴 수 있다. - 오픈 어드레싱
비어 있는 주소를 찾아서 옮기는 방식
그러면 어떤 규칙으로 옮길 것인가?- Linear Probing
고정된 폭만큼 옮겨서 비어 있으면 고정 - Quadratic Probing
고정된 폭씩 이동하니까 느리네? 스텝을 늘려보자 - Double Hashing Probing
해시 값을 다시 해시함수에 넣어서 새로운 해시 값을 찾는 방법 → 연산량이 많아지는 문제 있다
- Linear Probing
+
오픈 어드레싱의 핵심은 삭제 시 삭제를 기록해놔서 dummy로 만들어 놓는 것이다
삽입은 삭제된 슬롯에 삽입할 수 있지만 검색은 삭제된 슬롯에서는 멈추지 않는다
해시테이블 정리
기본적으로 keys - buckets로 구성된다
데이터가 담기는 칸 하나가 bucket이고 그 안에 데이터가 있는 곳이 entry이다.
체이닝의 경우 버킷안에 여러개 엔트리가 생성되어서 링킹되어 있는 것이고
오픈 어드레싱은 버킷안에는 하나의 엔트리만 존재하는 것이다.
추가 지식
그렇다면 체이닝 vs 오픈 어드레싱 뭐가 더 좋나요?
성능은 적재율에 따라서 달라진다
기본적으로 오픈 어드레싱이 좋지만 임계점에서 급격히 안 좋아지기 때문에 무난한 체이닝을 선호하는 편이다.
load factor, 적재율은 해시 테이블이 얼마나 차 있는가를 나타낸다
언어별 해시테이블 충돌 해결 방법
파이썬의 경우 오픈 어드레싱을 활용하지만 로드팩터 한계값을 0.66으로 설정해 성능 저하 문제를 해결하였다.
C언어로 구현된 파이썬에서 오픈 어드레싱 방식을 사용한 이유는
체이닝 시 malloc으로 메모리 할당하는 오버헤드가 높아서 오픈 어드레싱을 선택했다고 한다.
그렇다면 자바는 어떻게 hash를 구현하나요?
HashMap 클래스를 불러와서 사용한다
그러면 HashTable 과 HashMap은 다른건가요?
일단 Map이 무엇인지 알아보자
맵 자료구조는 키와 밸류로 구성되어 있는 자료구조이다
대표 사례 : HashMap, TreeMap, LinkedHashMap
딕셔너리랑 똑같은 것 아니에요?
키-밸류 라는 형식은 같지만 딕셔너리는 하나의 키에 여러개의 밸류가 저장될 수 있다
그래서 HashTable과 HashMap은 뭐가 다른가요?
제공하는 기능만 본다면 같다!
다만 HashMap은 보조 해시함수를 사용한다는 차이점이 있어서 충돌 저항성이 조금 더 우수하다.
그리고 HashMap은 지속적으로 개발되고 있으니 HashMap을 사용하자
+
HashTable, HashMap은 자바 클래스 이름이다 해시 테이블과 혼동하지 말 것
참고자료
해시(Hash)와 해시 충돌 해결 방법
1. 해시란? 💡 데이터를 효율적으로 관리하기 위해 임의의 길이 데이터를 고정된 길이의 데이터로 매핑 해시 함수: 데이터를 효율적으로 관리하기 위해 임의의 길이의 데이터를 수학적 연산을
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