Tabelle hash e mappe hash in Python

I dati richiedono più modi per essere accessibili o archiviati. Le tabelle hash e le mappe hash sono le migliori strutture di dati per implementarlo in Python tramite il tipo di dati integrato noto come dizionario.

Una Hashmap o una tabella Hash nella struttura dati associa le chiavi alle sue coppie di valori e utilizza una funzione che calcola qualsiasi valore di indice contenente gli elementi da inserire, cercare o rimuovere. Questo aiuta a rendere l'accesso ai dati più facile e veloce. Le tabelle hash generalmente memorizzano coppie chiave-valore e utilizzano la funzione hash per generare una chiave.

In questo articolo imparerai cosa sono le tabelle hash e le hashmap e come vengono implementate in Python.

Impara la scienza dei dati per guadagnare un vantaggio sulla concorrenza

Che cos'è una tabella Hash o un Python Hashmap?

Una tabella hash o hashmap Python è una struttura di dati indicizzata. Utilizza le funzioni hash per calcolare un indice utilizzando una chiave in una matrice di slot o bucket. Puoi mapparne il valore a un bucket utilizzando l'indice corrispondente e la chiave è immutabile e univoca.

Le hashmap sono simili a un armadio a cassetti etichettato con le cose che conservano. Ad esempio, le hashmap possono memorizzare nel bucket le informazioni sull'utente come il nome e il cognome, ecc.

La funzione hash è parte integrante dell'implementazione di una hashmap. Utilizza la chiave e la traduce nell'indice del bucket nell'elenco dei bucket. L'hashing ideale produce un indice separato per ogni chiave. Tuttavia, tieni presente che possono verificarsi collisioni. Quando l'hashing produce un indice già esistente, è possibile utilizzare facilmente un bucket per più valori effettuando nuovamente l'hashing o aggiungendo un elenco. In Python, un esempio di mappe hash sono i dizionari.

Esaminiamo in dettaglio l'implementazione della hashmap per imparare come personalizzare e costruire strutture di dati per l'ottimizzazione della ricerca.

Hashmap in Python

La hashmap include le seguenti funzioni:

• set_val(chiave, valore): questa funzione viene utilizzata per inserire una coppia chiave-valore nella mappa hash. Se è già presente un valore nella mappa hash, è necessario aggiornare il valore.
• get_val(key): questa funzione restituisce il valore alla chiave specificata che è mappata o "Nessun record trovato" se questa mappa non ha mappatura per la chiave.
• delete_val(key): elimina la mappatura per la chiave particolare se la hashmap ha la mappatura per la chiave.

Implementazione:-

classe Hashtable:

# Crea un elenco di bucket vuoto di una determinata dimensione

def __init__(auto, dimensione):

self.size = taglia

self.hash_table = self.create_bucket()

def create_bucket(self):

return [[] for _ in range(self.size)]

# Inserisci i valori nella mappa hash

def set_val(self, key, val):

# Ottieni l'indice dalla chiave

# usando la funzione hash

hash_key = hash(chiave) % self.size

# Ottieni il bucket corrispondente all'indice

bucket = self.hash_table[hash_key]

chiave_trovata = Falso

per index, registra in enumerate(bucket):

record_key, record_val = record

# controlla se il bucket ha la stessa chiave di

# la chiave da inserire

se chiave_record == chiave:

chiave_trovata = Vero

rompere

# Se il bucket ha la stessa chiave della chiave da inserire,

# Aggiorna il valore della chiave

# In caso contrario, aggiungi la nuova coppia chiave-valore al bucket

se trovata_chiave:

bucket[indice] = (chiave, val)

altro:

bucket.append((chiave, val))

# Restituisce il valore cercato con una chiave specifica

def get_val(self, chiave):

# Ottieni l'indice dalla chiave usando

# funzione hash

hash_key = hash(chiave) % self.size

# Ottieni il bucket corrispondente all'indice

bucket = self.hash_table[hash_key]

chiave_trovata = Falso

per index, registra in enumerate(bucket):

record_key, record_val = record

# controlla se il bucket ha la stessa chiave di

# la chiave cercata

se chiave_record == chiave:

chiave_trovata = Vero

rompere

# Se il bucket ha la stessa chiave della chiave ricercata,

# Restituisce il valore trovato

# Altrimenti indica che non è stato trovato alcun record

se trovata_chiave:

ritorno record_val

altro:

restituisce "Nessun record trovato"

# Rimuovere un valore con chiave specifica

def delete_val(self, chiave):

# Ottieni l'indice dalla chiave usando

# funzione hash

hash_key = hash(chiave) % self.size

# Ottieni il bucket corrispondente all'indice

bucket = self.hash_table[hash_key]

chiave_trovata = Falso

per index, registra in enumerate(bucket):

record_key, record_val = record

# controlla se il bucket ha la stessa chiave di

# la chiave da cancellare

se chiave_record == chiave:

chiave_trovata = Vero

rompere

se trovata_chiave:

bucket.pop(indice)

Restituzione

# Per stampare gli elementi della mappa hash

def __str__(self):

return “”.join(str(item) for item in self.hash_table)

tabella_hash = tabella hash(50)

# inserisci dei valori

hash_table.set_val([email protected]', 'qualche valore')

stampa(tabella_hash)

Stampa()

hash_table.set_val('[email protected]', 'qualche altro valore')

stampa(tabella_hash)

Stampa()

# ricerca/accedi a un record con chiave

print(hash_table.get_val('[email protected]'))

Stampa()

# eliminare o rimuovere un valore

hash_table.delete_val('[email protected]')

stampa(tabella_hash)

Produzione:-

[][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][] ([email protected]', 'qualche valore') ][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][] [][][][]

[][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][] ([email protected]', 'qualche valore') ][][][][][][('[email protected]', 'qualche altro valore')][][][][][][][][][ ][][][][][][][][][][][][][]

Qualche altro valore

[][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][] ([email protected]', 'qualche valore') ][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][] [][][][]

Dai un'occhiata ai nostri programmi di scienza dei dati negli Stati Uniti

Esecuzione di operazioni sulle tabelle hash utilizzando i dizionari:

Ci sono numerose operazioni che possono essere eseguite in Python su tabelle hash tramite dizionari. Sono i seguenti:-

• Accesso ai valori
• Aggiornamento dei valori
• Eliminazione dell'elemento

Accesso ai valori:

Puoi accedere facilmente ai valori di un dizionario nei seguenti modi:-

• Utilizzo di valori chiave
• Usare le funzioni
• Implementazione del ciclo for

Utilizzo dei valori chiave:

Puoi accedere ai valori del dizionario usando i valori chiave come di seguito:-

Uscita: '002'

Utilizzo delle funzioni:

Ci sono numerose funzioni integrate come get(), keys(), values(), ecc.

Produzione:-

dict_keys(['Elsa', 'Anna', 'Olaf'])

dict_values(['001', '002', '003'])

001

Implementazione del ciclo for:

Il ciclo ti dà accesso alle coppie chiave-valore di un dizionario eseguendo un'iterazione su di esse. Per esempio:

Produzione:

Tutte le chiavi

Elsa

Anna

Olaf

Tutti i valori

001

002

003

Tutte le chiavi e i valori

Elsa: 001

Anna: 002

Olaf: 003

Aggiornamento dei valori:

I dizionari sono tipi di dati modificabili che possono essere aggiornati quando necessario. Puoi fare come segue:-

Output : {'Elsa': '001' , 'Anna': '002' , 'Olaf': '004', 'Kristoff': '005'}

Eliminazione di elementi da un dizionario:

Puoi eliminare elementi da un dizionario con funzioni come del(), pop(), popitem(), clear(), ecc. Ad esempio:

Uscita : {'Olaf': '003'}

Conclusione

Possiamo facilmente concludere che le hashmap e le tabelle hash Python sono parte integrante per un accesso più facile e veloce ai dati rilevanti. È uno strumento prezioso per i professionisti della scienza dei dati come data scientist e analisti di dati. Se sei interessato a saperne di più sul campo della scienza dei dati, upGrad ha il miglior programma di certificazione professionale in scienza dei dati per il processo decisionale aziendale .