Tabla hash
Keywords: Tabla hash, Array, Estructura de datos, Lista (programación), Módulo (matemáticas), Puntero (programación)
Una tabla hash es una estructura de datos que permite el acceso de forma directa a los elementos que almacena a partir de una clave generada como un resumen (hash) de parte de los propios datos.
Las tablas hash se suelen implementar sobre arrays de una dimensión, aunque se pueden hacer implementaciones multi-dimensionales basadas en varias claves.
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Funcionamiento
Para usar una 'tabla hash se necesita:
- Una estructura de acceso directo (normalmente un array).
- Una estructura de datos con una clave
- Una función resumen (hash) cuyo dominio sea el espacio de claves y su imagen los números naturales.
Almacenamiento de datos
- Para almacenar un elemento en la tabla hash se ha de convertir su clave a un número. Esto se consigue aplicando la función resumen a la clave del elemento.
- El resultado de la función resumen ha de mapearse al espacio de direcciones del array que se emplea como soporte, lo cual se consigue con la función módulo. Tras este paso se obtiene un índice válido para la tabla.
- El elemento se almacena en la posición de la tabla obtenido en el paso anterior.
- Si en la posición de la tabla ya había otro elemento, se ha producido una colisión. Este problema se puede solucionar asociando una lista a cada posición de la tabla, aplicando otra función o buscando el siguiente elemento libre. Estas posibilidades han de considerarse a la hora de recuperar los datos.
Recuperación de datos
- Para recuperar los datos, es necesario únicamente conocer la clave del elemento, a la cual se le aplica la función resumen.
- El valor obtenido se mapea al espacio de direcciones de la tabla.
- Si el elemento existente en la posición indicada en el paso anterior tiene la misma clave que la empleada en la búsqueda, entonces es el deseado. Si la clave es distinta, se ha de buscar el elemento según la técnica empleada para resolver el problema de las colisiones al almacenar el elemento.
Ventajas e inconvenientes de las tablas hash
Una tabla hash tiene como principal ventaja que el acceso a los datos suele ser muy rápido si se cumplen las siguientes condiciones:
- Una razón de ocupación no muy elevada (a partir del 75% de ocupación se producen demasiadas colisiones y la tabla se vuelve ineficiente).
- Una función resumen que distribuya uniformemente las claves. Si la función está mal diseñada, se producirán muchas colisiones.
Los inconvenientes de las tablas hash son:
- Necesidad de ampliar el espacio de la tabla si el volumen de datos almacenados crece. Se trata de una operación costosa.
- Dificultad para recorrer todos los elementos. Se suelen emplear listas para procesar la totalidad de los elementos.
- Desaprovechamiento de la memoria. Si se reserva espacio para todos los posibles elementos, se consume más memoria de la necesaria; se suele resolver reservando espacio únciamente para punteros a los elementos.