为什么哈希表比其他数据结构占用更多内存？答案

【问题标题】：Why does a hash table take up more memory than other data-structures?为什么哈希表比其他数据结构占用更多内存？
【发布时间】：2014-04-25 11:51:49
【问题描述】：

我一直在阅读有关hash tables、字典等的内容。我看过的所有文献和视频都暗示哈希表具有空间/时间权衡属性。

我很难理解为什么哈希表比具有相同数量的总元素（值）的数组或列表占用更多空间？它与实际存储散列键有关吗？

就我的理解和基本术语而言，哈希表需要一个键标识符（比如一些字符串），通过一些哈希函数传递它，该函数会输出一个数组或其他数据结构的索引。除了在数组或表中存储对象（值）的明显内存使用之外，为什么哈希表会占用更多空间？我觉得我错过了一些明显的东西......

【问题讨论】：

标签： memory data-structures dictionary hashtable space-complexity

【解决方案1】：

正如您所说，这完全取决于查找时间和空间之间的权衡。底层数据结构具有的空间（桶）数量越多，散列函数可以存储每个项目的位置数量就越多，因此发生冲突的可能性就越大（因此比恒定时间性能更差）降低了。然而，拥有更多的桶显然意味着需要更多的空间。项目数与桶数之比称为负载因子，在这个问题中有更详细的解释：What is the significance of load factor in HashMap?

在minimal perfect hash function 的情况下，您可以实现在 n 个桶中存储 n 个项目的 O(1) 性能（负载因子为 1）。

【讨论】：

对不起，我觉得我有点厚，但说在最坏的情况下（空间），每个桶存储 1 个项目。这不是像数组一样有效，因此与数组大小相同，而不是更多？
是的，在理想情况下，每个存储桶恰好存储 1 个项目，因此 N 个项目映射到 N 个存储桶。然而，在实践中，几乎从来没有这种情况，因为随着占用的桶数被填满，任何合理的哈希表实现都会“增长”底层数据结构以包含更多桶，以最小化两个项目哈希到相同的可能性空间。如果空间比时间更重要，那么哈希表可能不是您想要的。
但是所有存储桶中的项目总数仍然是 N，那为什么会比 N 个项目的数组占用更多空间呢？
您是否暗示我们添加了额外的可以保持为空的存储桶，并且与这些存储桶相关的开销是哈希表占用的额外内存？
@ArmenSafieh-Garabedian 是的，这是额外使用的主要原因，尽管您可能还必须考虑 collision resolution method 使用的额外内存，例如链接列表。