Wie erreichen Python-Sets eine O(1)-Mitgliedschaftsprüfung?

Die Implementierung von Mengen in Python verstehen

In Python bieten Mengen eine effiziente Zugehörigkeitsprüfung mit einer Zeitkomplexität von O(1). Wenn man sich die Implementierung genauer ansieht, erkennt man eine Hashtabelle als zugrunde liegende Datenstruktur, die diese Leistung unterstützt.

Die Set-Implementierung übernimmt Elemente aus der Wörterbuch-Implementierung und verwendet im Wesentlichen Wörterbücher mit Dummy-Werten zur Darstellung von Set-Mitgliedern. Allerdings werden Optimierungen eingesetzt, um das Fehlen von Werten auszunutzen, was zu einem außergewöhnlichen Verhalten bei der Mitgliedschaftsprüfung führt.

Die Untersuchung des CPython-Quellcodes auf Mengen liefert weitere Erkenntnisse. Während die Implementierungen ursprünglich von der Wörterbuchimplementierung abgeleitet waren, weichen sie seitdem erheblich voneinander ab. Trotz dieser Abweichungen verwenden Mengen weiterhin Hashtabellen, um O(1)-Such- und Einfügevorgänge aufrechtzuerhalten.

Das Verständnis der Datenstruktur, die den Mengen zugrunde liegt, verdeutlicht ihre Leistungsvorteile und ebnet den Weg für fundierte Optimierungsentscheidungen innerhalb von Python-Programmen.

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