Wie implementiert Python Wörterbücher mithilfe von Hash-Tabellen?

Python-Wörterbuch-Implementierung: Die Struktur der Hash-Tabelle verstehen

Das integrierte Wörterbuch von Python ist als Hash-Tabelle implementiert, eine Datenstruktur, die dafür entwickelt wurde effizientes Einfügen, Löschen und Abrufen basierend auf einem Schlüsselwert Paar.

Komponenten einer Hash-Tabelle

Jeder Slot in der Hash-Tabelle enthält drei Werte: den Hash des Schlüssels, den Schlüssel selbst und den zugehörigen Wert. Wenn ein neues Schlüssel-Wert-Paar hinzugefügt wird, wird der Hash des Schlüssels verwendet, um den ersten Slot zu bestimmen, in den eingefügt werden soll. Es kann jedoch zu Hash-Kollisionen kommen, wenn zwei Schlüssel denselben Hash haben.

Offene Adressierung und Hash-Kollisionen

Python-Wörterbücher nutzen offene Adressierung, um Hash-Kollisionen aufzulösen. Dies bedeutet, dass bei einer Kollision das Schlüssel-Wert-Paar mithilfe einer Sondierungstechnik in den ersten verfügbaren leeren Slot eingefügt wird.

Zufälliges Sondieren

Beim Sondieren nach einem Wenn der Slot leer ist, verwendet Python eine Zufallsprüfung, die den nächsten Slot basierend auf einem Pseudozufallsalgorithmus auswählt. Dies trägt dazu bei, Schlüssel-Wert-Paare gleichmäßig in der Hash-Tabelle zu verteilen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Leistungseinbußen durch Kollisionen verringert wird.

Größenänderung und Schwellenwert

Die Größe der Hash-Tabelle wird zunächst festgelegt mit 8 Steckplätzen. Wenn die Anzahl der Einträge zwei Drittel der Tabellenkapazität erreicht, wird die Größe der Tabelle auf das Doppelte ihrer ursprünglichen Größe geändert, um effiziente Suchvorgänge zu gewährleisten.

Hinweis:

Die Implementierung Das beschriebene gilt für Python-Versionen vor 3.6. Für Python 3.6 und höher verwendet die dict-Implementierung eine Kombination aus Hash-Tabellen und verknüpften Listen, um die Leistung und Speichernutzung zu verbessern, was als „dict-of-dicts“-Ansatz bekannt ist.

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