Колизии в програмирането - какво са и как да се справиш?
Т.нар. колизии са проблем, с който всеки програмист се е сблъсквал в работата си. И на теб ти предстои, ако си решен да вървиш по този път. Ако вече си навлязъл в света на програмирането и си работил със структури от данни като начинаещ разработчик, сега можеш да надградиш уменията си с курсовете Data Structures Advanced with C# или съответно Data Structures Advanced with Java, в зависимост от езика, който използваш.
По повод предстоящите практически обучения, ще си поговорим за колизии в програмирането, тъй като са част от практиката на всеки програмист, боравещ с хеш таблици. Използвай възможността да научиш повече за тях, както и какви методи можеш да прилагаш, за да се справиш с колизии. По време на курса, който избереш, ще ги приложиш и на практика.
Какво се разбира под колизии в програмирането?
За да мога да ти представя колизиите, трябва първо да разгледаме хеш таблиците като тип структура от данни. Ако си направил първите си стъпки в програмирането, вероятно вече си боравил с този тип структура. Хеш таблицата съдържа двойки ключове и стойности, като елементите могат да бъдат достъпени директно, без значение какъв е типът им. Чрез хеширащите алгоритми можеш да преобразуваш данните в числа, които са разбираеми от компютъра.
Хеш таблицата е структура от данни, която обикновено се реализира с асоциативен масив, съдържащ наредените двойки ключ-стойност. Когато добавяш или търсиш елементи, използваш хеш функция, която от своя страна връща число, което наричаме хеш код. Всеки ключ трябва да връща различно число, а когато това не се случва, достигаш до колизии в програмирането.
Методи за справяне с колизии в програмирането
Колизиите са неотменен компонент от хеш таблиците, с които работим. Твоята роля като програмист е да си наясно с това и да съобразяваш работата си с тяхното съществуване. Независимо дали ще избереш курса за напреднали с Java или този с езика C#, ще се запознаеш много подробно с въпросните колизии и методите за справяне с тях. В следващите редове ще повдигна завесата:
- Нареждане в списък – най-популярният метод за преодоляване на колизии в програмирането е т.нар. chaining. При него, двойките ключ-стойност, които връщат един и същ хеш код, се нареждат в списък една след друга.
- Отворена адресация – известна като open addressing, отворената адресация е основна алтернатива на chaining техниката. В този случай ще опиташ да сложиш двойка ключ-стойност на свободна позиция в хеш таблицата, като ще трябва да съобразиш намирането ѝ на тази нова позиция да е възможно.
- Линейно пробване – т.нар. linear probing е най-лесният начин за справяне с колизии. При него отново се търси нова свободна позиция напред (+i, където i е номер на поредно пробване) или назад (-i) от тази, в която е възникнала колизия, но препоръката е да не се използва, тъй като няма гаранция дали колизията няма да се повтори. Именно затова този метод за справяне с колизии в програмирането не се стича за особено ефективен.
- Квадратично пробване – познато като quadratic probing, това е един от класическите методи. Той много наподобява линейното пробване, но използва квадратната функция на номера на поредно пробване, i, и е считан за много по-ефективен подход от линейното пробване.
- Двойно хеширане – или познато като double hashing, при тази техника ще направиш повторно хеширане на хеш кода, но с нова, различна от първата хеш функция. Това, което го отличава като по-добър метод от линейното и квадратичното пробване, е фактът, че пробването зависи от стойността на ключа, а не от позицията му в таблицата.
Научи още за колизиите
Други методи за справяне, които може би ще срещнеш, носят звучни имена като кукувиче и hopscotch хеширане, както и Робин Худ хеширане. Всеки от методите има своите предимства и недостатъци, както и ситуации, в които са най-подходящи за прилагане.
Затова и справянето с колизии в програмирането е една от водещите теми, които ще разгледаш по време на предстоящото си обучение. Не само ще ги изучиш по-подробно като явление, но и ще се научиш как да се справяш с тях на практика. По време на обучението ще се научиш да работиш с хеш таблици и хеширащи алгоритми, а също така ще разбереш и как се модифицират структури от данни. Затова е препоръчително да имаш базов опит и познания в областта. Ако вече си готов да започнеш да надграждаш знанията си, избери курса за теб още сега: