Хеш-таблица СИ: подробный обзор, принцип работы и сфера применения

Хеш-таблица СИ — это специализированное представление структуры данных, определенной набором специальных элементов. Элементы, хранимые в таблице, имеют вид пары хеш-значение. Если попытаться изложить принцип работы простым языком, то что-то общее можно найти с книжными полками в большой библиотеке: когда книги раскладывают по алфавиту, но таким образом, чтобы каждой отдельной букве принадлежала отдельная многорядная полка. Таким образом, вам не нужно перебирать все ряды в библиотеке в поисках нужной книги, вам лишь нужно определить нужный стеллаж с нужной буквой и там найти книгу.

Хеш-таблица С. Как происходит ее реализация

В любой хеш-таблице будет присутствовать определенная терминология. Чтобы было немного понятно:

1. Хеш-функция — это математический алгоритм, который превращает все поступающие в таблицу данные, абсолютно любого объема и последовательности, в небольшую строку в виде определенного числа парных символов.
2. Процесс хеширования — это как раз то, что делает хеш-функция.
3. Хеш — это тот слот памяти, который образуется в таблице, как результат работы функции.
4. Коллизии — это одинаковые хеши для разных данных.

Любая хеш-таблица С может быть реализована двумя способами:

1. По методу «цепочки» (метод открытого хеширования). Это когда создается список из элементов с одинаковым хешем.
2. По методу открываемой адресации (метод закрытого хеширования). Это когда идет добавление элемента по хешу в ячейку. Если ячейка оказывается занятой, то тогда осуществляется переход в другую ячейку, пока не найдется свободная.

 

При обращении к элементам таблицы запрос идет в основном по ключам. Можно выделить три основные операции, которые можно проводить с элементами таблицы:

1. Для добавления нового элемента в таблицу используется оператор — Insert.
2. Для удаления элемента из таблицы по его ключу используется оператор — Delete.
3. Для поиска элемента в таблице по ключу используется оператор — Search.

Если попытаться выяснить основной принцип работы хеш-таблицы С, то можно увидеть, что в качестве входного параметра она использует пару «ключ-значение». Потом, используя специальную хеш-функцию, получает от входного параметра собственный короткий ключ. И только потом добавляются значения в таблицу. Когда в таблице уже присутствуют такие хеш-значения, то происходит формирование коллекций из них.

Хеш-таблица СИ. Преимущества и недостатки

Любая реализованная хеш-таблица СИ имеет свои преимущества и недостатки перед другими способами сохранять данные и потом корректно ими пользоваться.

Преимущества хеш-таблиц СИ:

1. Сколько бы ни было элементов в таблице, это не влияет на цену операций поиска. Это при условии с корректным числом используемых «корзин».
2. Когда заранее известно количество возможных значений, вписанных в таблицу, — ее эффективность вырастает в разы. Потому что в таком случае можно заранее единожды зарезервировать нужное число фрагментов памяти без дополнительных манипуляций в будущем.
3. При фиксированном и известном количестве пар «ключи-значения» можно предугадать размер самой таблицы, ее будущую структуру и существенно сократить время на обработку операций по поиску нужного элемента.

Но также хеш-таблица СИ имеет и свои недостатки:

1. Продуктивность уже отсортированных данных очень низкая, потому что они просто для этого не предназначены.
2. Неэффективность при небольшом количестве элементов.
3. Иногда сильно возрастает цена отдельной операции по поиску, удалению или добавлению ключей. Поэтому нет возможности ее использовать ее в приложении, когда нужно будет получить результат мгновенно.
4. Очень низкая эффективность при большом количестве коллизий.

То есть при выборе способа сохранять и использовать данные в виде хеш-таблицы СИ нужно для начала тщательно исследовать, а подойдет ли она вам. Потому что в некоторых случаях хеш-таблица С будет малоэффективной.