Birleşik hashing - Coalesced hashing

Coalesced Hashing örneği. Bu örneğin amaçları doğrultusunda, çakışma kovaları, bölüm 0'dan başlayarak artan sırada tahsis edilir.

Birleşik hashing, olarak da adlandırılır birleşik zincirleme, bir çarpışma çözümü stratejisidir. karma tablo bir melez oluşturan ayrı zincirleme ve açık adresleme.

Ayrı zincirleme hash tablosu

Ayrı bir zincirleme hash tablosunda, aynı adrese hash olan öğeler bu adresteki bir listeye (veya "zincir") yerleştirilir. Bu teknik, büyük miktarda bellek israfına neden olabilir, çünkü tablonun kendisi iyi performans gösteren bir yük faktörünü koruyacak kadar büyük olmalıdır (tipik olarak beklenen öğe sayısının iki katı) ve fazladan bellek, içindeki ilk öğe hariç tümü için kullanılmalıdır. bir zincir (liste başlıkları kullanılmadıkça, bu durumda zincirdeki tüm öğeler için fazladan bellek kullanılmalıdır).

Misal

Rastgele oluşturulan üç karakter uzunluğundaki dizelerden oluşan "qrj", "aty", "qur," "dim," "ofu," "gcl," "rhv," "clq," "ecd," "qsu" dizisi verildiğinde, aşağıdaki tablo oluşturulacaktır (kullanılarak Bob Jenkins'in Tek Seferde Bir Karma Algoritması ) 10 büyüklüğünde bir tablo ile:

(boş)
"clq"
"qur"
(boş)
(boş)
"sönük"
"aty""qsu"
"rhv"
"qrj""ofu""gcl""ecd"
(boş)

Bu strateji etkili, verimli ve uygulaması çok kolaydır. Bununla birlikte, bazen ekstra bellek kullanımı engelleyici olabilir ve en yaygın alternatif olan açık adreslemenin performansı düşüren rahatsız edici dezavantajları vardır. Açık adreslemenin birincil dezavantajı birincil ve ikincil kümelemedir; burada aramalar, farklı karma adreslere sahip öğeleri içeren uzun kullanılmış paket dizilerine erişebilir; tek bir karma adresli öğeler böylece diğer karma adresli öğeler için aramaları uzatabilir.

Bu sorunların bir çözümü, birleştirilmiş hashingdir. Birleşik hashing, ayrı zincirleme gibi benzer bir teknik kullanır, ancak bağlantılı liste için yeni düğümler tahsis etmek yerine, gerçek tablodaki paketler kullanılır. Bir çarpışma anında tablodaki ilk boş kova, çarpışma kovası olarak kabul edilir. Tablonun herhangi bir yerinde bir çarpışma meydana geldiğinde, öğe çarpışma kovasına yerleştirilir ve zincir ile çarpışma kovası arasında bir bağlantı yapılır. Yeni eklenen bir öğenin, "clq" öğesi eklendiğinde görüntüdeki örnekte olduğu gibi, farklı bir karma adresli öğelerle çarpışması mümkündür. "Clq" zincirinin "qrj" zinciri ile "birleştiği" söylenir, dolayısıyla algoritmanın adı. Bununla birlikte, birleştirme boyutu, açık adreslemeyle sergilenen kümelenmeye kıyasla küçüktür. Örneğin, birleşme meydana geldiğinde, zincirin uzunluğu yalnızca 1 artar, oysa açık adreslemede, keyfi uzunluktaki arama dizileri birleşebilir.

Kiler

Birleştirmenin etkisini azaltmak için önemli bir optimizasyon, karma işlevin adres alanını tablonun yalnızca bir alt kümesiyle sınırlandırmaktır. Örneğin, tablonun boyutu varsa M 0 ile M - 1adres alanını sınırlayabiliriz, böylece hash işlevi yalnızca ilkine adres atar. N tablodaki yerler. Kalan M - N denilen kovalar kiler, yalnızca yerleştirme sırasında çarpışan öğeleri saklamak için kullanılır. Kiler tükenene kadar birleşme gerçekleşemez.

Optimal seçim N göre M tablonun yük faktörüne (veya dolgunluğuna) bağlıdır. Dikkatli bir analiz, değerin N = 0,86 × M Çoğu yük faktörü için optimuma yakın performans sağlar.[1][2]

Varyantlar

İyileştirilmiş arama süresine sahip başka yerleştirme varyantları da mümkündür. Rastgeleliği koruyan silme algoritmaları geliştirilmiştir ve bu nedenle ortalama arama süresi analizi, silme işleminden sonra hala geçerlidir.[1]

Uygulama

Ekleme C:

/ * htab, karma tablodur,   N, karma işlevinin adres alanının boyutudur ve   M, mahzen dahil tüm masanın boyutudur.   Çarpışma kovaları, M-1 kovasından başlayarak azalan sırada tahsis edilir. * /int eklemek ( kömür anahtar[] ){  imzasız h = karma ( anahtar, gergin ( anahtar ) ) % N;  Eğer ( htab[h] == BOŞ ) {    / * Yeni bir zincir oluştur * /    htab[h] = make_node ( anahtar, BOŞ );  } Başka {    yapı düğüm *o;    int imleç = M-1;    / * İlk boş paketi bul * /    süre ( imleç >= 0 && htab[imleç] != BOŞ )      --imleç;    / * Tablo dolu, başarısız bir şekilde sonlandır * /    Eğer ( imleç == -1 )      dönüş -1;    htab[imleç] = make_node ( anahtar, BOŞ );        / * Zincirdeki son düğümü bul ve onu göster * /    o = htab[h];    süre ( o->Sonraki != BOŞ )      o = o->Sonraki;    o->Sonraki = htab[imleç];  }  dönüş 0;}

Bu stratejinin bir yararı, ayrı zincirleme için arama algoritmasının, birleştirilmiş karma tabloda değişiklik olmadan kullanılabilmesidir.

C'de arama:

kömür *bulmak ( kömür anahtar[] ){  imzasız h = karma ( anahtar, gergin ( anahtar ) ) % N;  Eğer ( htab[h] != BOŞ ) {    yapı düğüm *o;    / * Zinciri h dizininde ara * /    için ( o = htab[h]; o != BOŞ; o = o->Sonraki ) {      Eğer ( strcmp ( anahtar, o->veri ) == 0 )        dönüş o->veri;    }  }  dönüş BOŞ;}

Verim

Silme zor olabilir.[3][4]

Birleşik zincirleme, birincil ve ikincil kümelemenin etkilerinden kaçınır ve sonuç olarak ayrı zincirleme için verimli arama algoritmasından yararlanabilir. Zincirler kısaysa, bu strateji çok etkilidir ve bellek açısından oldukça yoğunlaştırılabilir. Açık adreslemede olduğu gibi, birleşik bir karma tablodan silme işlemi garip ve potansiyel olarak pahalıdır ve tablonun yeniden boyutlandırılması son derece pahalıdır ve hiç değilse nadiren yapılmalıdır.[kaynak belirtilmeli ]

Referanslar

  1. ^ a b J. S. Vitter ve W.-C. Chen, Coalesced Hashing Tasarımı ve Analizi, Oxford University Press, New York, NY, 1987, ISBN  0-19-504182-8
  2. ^ Jiří Vyskočil, Marko Genyk-Berezovskyj."Birleşik hashing".2010.
  3. ^ Paul E. Black."birleşik zincirleme" Algoritma ve Veri Yapılarının Sözlüğü [çevrimiçi] .Vreda Pieterse ve Paul E. Black, eds. 16 Kasım 2009. (erişim tarihi 2016-07-29). Erişim tarihi: https://xlinux.nist.gov/dads/HTML/coalescedChaining.html
  4. ^ Grant Weddell."Hashing".p. 10-11.