Pythonでのハッシュテーブルの実装方法

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ハッシュテーブルの実装方法（Python）

ハッシュテーブルのデータ構造を理解する

ハッシュテーブルと辞書の比較
ハッシュテーブル：ハッシュ関数を用いた配列

ハッシュ関数を理解する

Pythonの組み込み関数hash()の調査
Pythonのhash()の詳細
ハッシュ関数の特性を特定する
オブジェクトの識別子とハッシュ値を比較する
独自のハッシュ関数を作成する

テスト駆動開発（TDD）の手法を用いてPythonでハッシュテーブルのプロトタイプを作成する

TDDのクラッシュコースを受講する
カスタムのHashTableクラスを定義する
キー-値のペアを挿入する
キーによって値を検索する
キー-値のペアを削除する
既存のペアの値を更新する
キー-値のペアを取得する
防御的なコピーを使用する
キーと値を取得する
ハッシュテーブルの長さを報告する
ハッシュテーブルを反復可能な形式にする
テキストでハッシュテーブルを表現する
ハッシュテーブルの等価性をテストする

ハッシュコードの衝突を解決する

線形探索を使用して衝突したキーを見つける
HashTableクラスで線形探索を使用する
ハッシュテーブルの自動リサイズ
負荷係数を計算する
分離チェイン法で衝突したキーを分離する

ハッシュテーブルで挿入順を保持する

ハッシュ可能なキーの使用
ハッシュ可能性と変更不可性
ハッシュ-等価性の契約

結論

ハッシュテーブルは、プログラミングの基礎となる古典的なデータ構造であり、データベーステーブルのインデックス作成、計算済み値のキャッシュ、セットの実装など、多くの現実の問題の解決に役立ちます。Pythonでは、ハッシュテーブルはほとんどの名前の検索をほぼ瞬時に行うために使用されており、今日でも非常に重要な役割を果たしています。

Pythonにはdictという名前のハッシュテーブルが付属していますが、裏側でハッシュテーブルがどのように動作するかを理解することは役立ちます。プログラミングの課題としてハッシュテーブルの実装を求められることもあります。このチュートリアルでは、Pythonにハッシュテーブルが存在しないかのように、スクラッチからハッシュテーブルを実装する手順を解説します。途中でいくつかの課題に取り組むことになりますが、これにより重要な概念を学び、なぜハッシュテーブルが高速なのかについての考えが深まります。

さらに、このチュートリアルでは、**テスト駆動開発（TDD）**の手法を実践しながら、ハッシュテーブルを段階的に構築することで、TDDについても実践的な経験を積むことができます。TDDの前提条件は必要ありませんが、その一方で、既にTDDに慣れている場合でも退屈することはありません。

このチュートリアルで学ぶこと:

ハッシュテーブルと辞書の違い
Pythonでハッシュテーブルをスクラッチから実装する方法
ハッシュコードの衝突などの課題への対処方法
ハッシュ関数の望ましい特性
Pythonのhash()が裏でどのように動作しているのか

それでは、実際のPythonコードを使って、ハッシュテーブルの実装方法をステップバイステップで詳しく説明していきます。