HashMap の Get/Put の複雑さが O(1) から外れるのはいつですか?

HashMap Get/Put の複雑さ: 理論を超えた O(1)

HashMap の get/put 操作には時間がかかると一般的に想定されていますが、 O(1) の複雑さによって、この仮定がすべての場合に当てはまるかどうかが特定の要因によって決まります。

ハッシュ実装は複雑さに影響します

JVM ヒープ内のデフォルトのオブジェクト ハッシュは内部アドレスに対応しており、効率的なハッシュ計算につながります。ただし、複雑な計算を必要とするカスタム ハッシュの実装は、全体的な O(1) の複雑さに影響を与える可能性があります。

衝突と反復検索

複数の HashMap エントリが同じハッシュ コードを共有する場合, HashMap は、正しいエントリを決定するために反復検索をトリガーします。ハッシュ バケットを介したこの反復検索により、O(1) 時間の計算量が低下し、最悪のシナリオでは O(n) に達する可能性があります。

負荷係数に関する考慮事項

HashMap の負荷係数 0.75 は、HashMap の容量に対するエントリの数がこのしきい値未満にとどまるべきであることを示します。負荷率を超えると、衝突が増加し、取得/挿入のパフォーマンスが低下する可能性があります。 JVM のメモリ不足により、この問題が悪化する可能性があります。

JDK 8 ハッシュ マップの最適化

JDK 8 では、HashMap に、密集したバケットをツリーとして実装する変更が導入されました。この最適化により、エントリを順序で並べ替えることにより、最悪の場合のパフォーマンスが O(log n) に改善されます。ただし、この最適化により、キー タイプの等価性と順序が異なるシナリオが混乱する可能性があります。

結論

ハッシュ計算が次の場合、HashMap の get/put 操作は通常 O(1) になります。効率的であり、ハッシュバケットの衝突は妥当な制限内に保たれます。ただし、複雑なハッシュの実装、過度の衝突、メモリ不足、等価性と順序付けの基準が競合する可能性により、この仮定が崩れる可能性があります。

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