Python如何實作字典資料結構？

深入研究 Python 字典資料類型的實作

Python 的擴充功能包括內建的字典資料類型。這個強大的容器可以實現鍵值對的高效存儲和快速檢索。但這個不可或缺的資料結構的表面之下隱藏著什麼呢？

雜湊表：基礎架構

Python 字典實作的核心在於雜湊表的概念。哈希表使用哈希函數將鍵映射到連續記憶體區塊內的唯一索引。這種巧妙的機制實現了 O(1) 查找性能，使字典操作快如閃電。然而，當多個鍵散列到同一個索引時，潛在的雜湊衝突是一個挑戰。

處理散列衝突：開放尋址

要克服這個障礙， Python 的字典依賴開放尋址，這種策略允許多個條目駐留在同一個槽中。當發生哈希衝突時，字典採用探測技術來定位空槽。此探測遵循偽隨機模式，確保有效的衝突解決。

雜湊表條目的結構

雜湊表中的每個插槽容納一個由三個鍵組成的條目組成部分：雜湊值、金鑰本身和關聯值。這些元素共同構成了 Python 字典資料結構的支柱。

初始雜湊表大小和調整大小

初始化時，Python 字典以八個槽開始。隨著項目的添加，表格會在達到其容量的三分之二時調整大小，以適應不斷增長的數據。這種主動調整大小可以防止查找變慢，從而保持最佳效能。

鍵查找與插入：逐步過程

從 Python 新增或擷取專案字典遵循系統的程式。哈希函數決定操作的初始槽。如果插槽為空，則快速插入新條目。然而，當遇到被佔用的插槽時，偵測機制就會啟動以搜尋第一個空閒插槽。相同的方法適用於查找，查找將持續進行，直到找到匹配的雜湊值和金鑰組合。如果所有插槽都已滿，操作就會失敗。

理解這些複雜的機制使開發人員能夠充分利用 Python 字典的潛力，為高效的資料操作和高效能應用程式奠定基礎。

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