Как работает хеш-таблица?

Хеш-таблица (или ассоциативный массив, словарь) — это структура данных, которая хранит пары ключ-значение и обеспечивает быстрый доступ к значению по его ключу.

Основные компоненты и принцип работы:

1. Массив (Buckets): Основное хранилище данных, представляющее собой массив определенного размера. Каждый элемент этого массива называется "ведром" (bucket) или "слотом".

2. Хеш-функция: Преобразует ключ в числовое значение (хеш-код). Хорошая хеш-функция распределяет ключи равномерно по хеш-кодам.

3. Индексирование: Хеш-код, полученный от хеш-функции, используется для определения индекса в массиве, где будет храниться или извлекаться значение, соответствующее данному ключу. Часто используется операция по модулю (хеш_код % размер_массива) для получения индекса в диапазоне от 0 до размер_массива - 1.

4. Разрешение коллизий: Поскольку разные ключи могут иметь одинаковый хеш-код (хеш-коллизия), хеш-таблица должна иметь механизм их разрешения. Два основных подхода:

   • Метод цепочек (Chaining): В каждом ведре хранится связанный список (или другая структура данных, например, бинарное дерево), содержащий все пары ключ-значение, которые были хешированы в это ведро.
   • Метод открытой адресации (Open Addressing): При коллизии ищется следующее свободное ведро в массиве, используя различные стратегии (линейное пробирование, квадратичное пробирование, двойное хеширование).

Процесс вставки (put):

1. Вычисляется хеш-код ключа.
2. Вычисляется индекс ведра на основе хеш-кода.
3. Пара ключ-значение помещается в соответствующее ведро. При использовании метода цепочек добавляется в список ведра. При открытой адресации ищется свободное место.

Процесс извлечения (get):

1. Вычисляется хеш-код и индекс ведра для данного ключа.
2. Переход к соответствующему ведру.
3. Если используется метод цепочек, поиск пары ключ-значение в списке ведра. Если используется открытая адресация, поиск пары в массиве, начиная с вычисленного индекса, используя ту же стратегию пробирования, что и при вставке.
4. Сравнение ключей (так как разные ключи могут иметь одинаковый хеш-код) для нахождения нужной