Что такое хеш и как он используется в словарях в Python?

Хеш (или хеш-значение) — это числовое значение фиксированной длины, вычисленное на основе содержимого объекта с помощью хеш-функции. Хорошая хеш-функция обеспечивает детерминированность (один и тот же объект всегда дает одинаковый хеш) и стремится к равномерности распределения хешей для различных объектов.

В Python словари (тип dict) используют хеширование для эффективного хранения и поиска пар "ключ-значение". Ключи в словаре должны быть хешируемыми, то есть обладать методом __hash__() и быть иммутабельными или иметь реализацию __eq__() и __hash__() такую, что объекты, равные по __eq__, имеют одинаковый хеш.

Процесс работы словаря с хешами:

1. Вставка: При добавлении пары (ключ, значение) вычисляется хеш ключа. На основе хеша определяется примерное место (корзина или "bucket") для хранения этой пары в памяти. Если несколько ключей имеют одинаковый хеш (коллизия), пары хранятся в этой корзине, часто в виде связанного списка или другого механизма разрешения коллизий.
2. Поиск: При поиске значения по ключу вычисляется хеш переданного ключа. Используя хеш, словарь быстро находит соответствующую корзину. Затем внутри этой корзины происходит сравнение ключей (используя метод __eq__) для нахождения нужного ключа и извлечения связанного с ним значения.

Преимущества использования хеширования:

• Эффективность: В среднем, операции вставки, удаления и поиска в словаре выполняются с постоянной временной сложностью O(1), независимо от размера словаря.