기술면접 - Dictionary 검색이 빠른 이유는 무엇인가요?

Q - Dictionary 검색이 빠른 이유는 무엇인가요?

A - Dictionary는 key와 value로 구성되어 있습니다. 해당하는 타겟에 직접 접근하기 때문에 속도 적인 측면에서 빠르다고 볼수 있습니다.

 

[GPT]

 

C#에서 Dictionary<TKey, TValue>의 검색 속도가 빠른 이유는 내부적으로 해시 테이블(hash table)을 사용하기 때문입니다. 해시 테이블은 키에 대한 해시 코드를 계산하고, 이 해시 코드를 사용하여 키-값 쌍을 저장하고 검색하는 데이터 구조입니다. 이 방식은 데이터의 저장과 검색을 매우 효율적으로 만듭니다. 아래에 이 과정을 좀 더 자세히 설명하겠습니다.

해시 코드

• 해시 테이블에서는 각 키에 대해 GetHashCode 메서드를 호출하여 해시 코드를 생성합니다. 이 해시 코드는 키를 저장하고 검색할 위치(인덱스)를 결정하는 데 사용됩니다.

버킷과 충돌 해결

• 버킷: 해시 코드에 따라 데이터는 "버킷"이라고 불리는 슬롯에 저장됩니다. 이론적으로, 각 키는 고유한 버킷에 매핑됩니다.
• 충돌: 서로 다른 키가 동일한 해시 코드를 가질 때 "충돌"이 발생합니다. Dictionary는 이러한 충돌을 처리하기 위해 체이닝(chainning) 같은 메커니즘을 사용할 수 있습니다. 이는 같은 버킷에 속하는 항목들을 연결 리스트로 관리하는 방법입니다.

빠른 접근

• 해시 테이블은 키를 바탕으로 직접 접근 경로를 계산합니다. 이로 인해, 데이터가 어디에 위치하든지 간에 검색 시간은 거의 일정하게 유지됩니다. 이는 평균적으로 O(1)의 시간 복잡도를 의미합니다. 즉, 딕셔너리의 크기와 상관없이 매우 빠른 검색 속도를 제공합니다.
• 하지만 최악의 경우(모든 키가 동일한 버킷에 충돌하는 경우)에는 검색 시간이 O(n)까지 증가할 수 있습니다. 실제로는 이러한 상황이 발생하지 않도록 Dictionary의 내부 구현에서 충돌을 최소화하고, 해시 함수를 통해 균일하게 분포되도록 설계되어 있습니다.

결론적으로, C#의 Dictionary<TKey, TValue>가 빠른 검색 성능을 제공하는 이유는 내부적으로 효율적인 해시 테이블 구조를 사용하고, 충돌을 효과적으로 관리하기 때문입니다.