자료구조 - 해시 테이블 (Hash Table)

해시 테이블

• 키(Key)에 데이터(Value)를 저장하는 데이터 구조
  • Key를 통해 바로 데이터를 받아올 수 있으므로, 속도가 획기적으로 빨라진다.
  • 파이썬 딕셔너리 타입이 해쉬 테이블의 예
  • 보통 배열로 미리 Hash Table 사이즈 만큼 생성 후에 사용 (공간과 탐색 시간을 맞바꾸는 기법)
  • 블록 체인에서 사용
  • 파이썬에서는 해쉬를 별도로 구현할 이유가 없다. 딕셔너리 자체가 해쉬테이블
  • 
• 용어
  • Hash : 임의의 값을 고정 길이로 변환
  • Hash Table : 키 값의 연산에 의해 직접 접근이 가능한 데이터 구조
  • 해싱 함수 : 키에 대해 산술 연산을 이용해 데이터 위치를 찾을 수 있는 함수
  • 해쉬 값 또는 해쉬 주소 : 키를 해싱 함수로 연산해서, 해쉬 값을 알아내고 키에 대한 위치를 일관성있게 찾을 수 있다.
  • Slot : 한 개의 데이터를 저장할 수 있는 공간
  • 저장할 데이터에 대해 Key를 추출할 수 있는 별도 함수도 존재할 수 있다.

• 장단점
  • 장점
    • 데이터 저장 / 읽기 속도가 빠르다.
    • 해쉬는 키에 대한 데이터가 있는지 확인이 쉬움
  • 단점
    • 일반적으로 저장공간이 더 많이 필요하다.
    • 여러 키에 해당하는 주소가 동일할 경우 충돌을 해결하기 위한 별도 자료구조가 필요하다.

• 주요 용도
  • 검색이 많이 필요한 경우
  • 저장, 삭제, 읽기가 빈번한 경우
  • 캐쉬 구현시 (중복 확인이 쉽기 때문)

hash_table = list([i for i in range(10)])
hash_table

리스트 컴프리헨션을 사용하여 슬롯 생성

인덱싱이 되어있으므로 해쉬테이블로 볼 수 있다.

def hash_func(key):
    return key % 5

다양한 해쉬 함수 고안 기법이 있으며, 가장 간단한 방식이 Division 방법

data1 = 'Andy'
data2 = 'Dave'
data3 = 'Trump'
data4 = 'Anthor'
## ord(): 문자의 ASCII(아스키)코드 리턴
print (ord(data1[0]), ord(data2[0]), ord(data3[0]))
print (ord(data1[0]), hash_func(ord(data1[0])))
print (ord(data1[0]), ord(data4[0]))

def storage_data(data, value):
    key = ord(data[0])
    hash_address = hash_func(key)
    hash_table[hash_address] = value

storage_data('Andy', '01055553333')
storage_data('Dave', '01044443333')
storage_data('Trump', '01022223333')

def get_data(data):
    key = ord(data[0])
    hash_address = hash_func(key)
    return hash_table[hash_address]

get_data('Andy')

데이터에 따라 필요시 key 생성 방법 정의가 필요하다.

검색에서 배열은 전부 찾아봐야하지만, 해쉬테이블은 바로 찾을 수 있다.

충돌 해결 알고리즘

• 해쉬 충돌 해결 기법 : Chaning기법
• 충돌이 일어나면, 해당 키에 링크드 리스트를 이용해서 연결 시킨다.