按哈希值和索引存储的数据结构成员之间的区别[关闭]答案

【问题标题】：Distinction between a data structure's members being stored by hash value and by index [closed]按哈希值和索引存储的数据结构成员之间的区别[关闭]
【发布时间】：2020-01-08 00:15:11
【问题描述】：

来自Picking the right data structure in Swift：

就像我们在“Swift 中的集合的力量”中看到的那样，集合相对于数组的一大优势是插入和删除总是可以在恒定 (O(1)) 时间内执行，因为成员按哈希值存储，而不是按索引存储。

如果一个数据结构的成员是按哈希值而不是按索引存储的，这意味着什么？

【问题讨论】：

你有关于Array和Hash map区别的背景知识吗？

标签： data-structures hash computer-science

【解决方案1】：

您实际上是在问 Array 和 Hash map/table/set 之间有什么区别。这是计算机科学“数据结构”课程的一部分，我相信您可以通过谷歌搜索每个课程的高级概述。强烈推荐:)

简而言之：您可以将数组想象成一个带有单元格的长架子，其中每个单元格都有序列号（也称为索引）：

数组：[dog][cat][mouse][fox]...
其中狗在#0 单元格，猫在#1 单元格，依此类推。

现在，您可以在数组中使用单元格index 检索对象，例如“给我单元格#1 的内容”。但是为了找出你的数组中是否有一个“鼠标”——你必须遍历所有的单元格。（低效）

集合（又名哈希图）使用另一个索引存储对象 - “哈希码”，这是一种计算每个给定对象的一些伪唯一数字的函数（无需详细说明）。因此 cat 和 mouse 将具有唯一的哈希码，现在对于 Set 来说，找出 Set 中是否有“鼠标”非常有效。

【讨论】：

【解决方案2】：

数组被分配为单个的大内存块，并且条目由它们的索引访问。条目的顺序是固定的，除了它们在数组中的位置之外，它们不需要有特定的标识。

其他更复杂的数据结构允许存储使用某种键标识和访问的对象。（哈希表、集合、字典……）我们称这些“键控集合”。有些对象有一个自然键，例如“SocialSecurityNumber”，但是如果需要密钥并且数据对象中没有明显的候选字段，该怎么办？

散列是一种技术，它旨在派生一个“相当独特的身份”以与一个对象相关联。将其视为将数字映射到（任意）数据。

尽管有一些“标准哈希技术”，但这仍然是一个不断发展的领域 - 涉及一些有趣的数学。
散列的用途包括安全散列（检测和防止故意篡改数据）、错误检测以及 - 在这种情况下 - 键控（或散列）数据访问。
非安全散列算法应尽可能快，但优化速度可能涉及与映射要求的“相当独特”部分的权衡（而安全散列不可避免地 - 有时是故意的 - 更慢且贵）
散列不能（永远）保证给定的散列值对于一个对象是唯一的，因此必须注意尽量减少“冲突”的发生并优化当它们发生时如何处理它们。当您认为数据必须被视为“任意”时，这本身就是一个困难的主题 - 要么看起来是随机的，要么包含序列/模式和/或重复。

话虽如此，假设我们有一个“好的”散列函数，我们可以 - 至少在原则上 - 将任意对象存储在键控集合中。

重要注意事项

数组提供极快的顺序和随机访问（按索引），而插入、删除和增长操作很慢。
键控集合具有您所引用的优势，即提供极快的插入和删除，但它们本质上是细粒度的，并引入了内存碎片等复杂性（内存管理是一种开销，增加的复杂性意味着增加的成本）。
当开始发生冲突时，性能会迅速下降。
没有免费的午餐，计算哈希相对昂贵（与简单地使用索引值或存储键相比）。
“自然键”和索引没有的哈希有一个特定的缺点，即它们不提供自然排序/序列。（按照哈希值顺序处理对象，就等于随机处理。）

选择适合其预期用途的数据结构始终很重要（但这就是您引用的链接的全部内容；-)

【讨论】：