데이터 타입 2, 비시퀀스, 해시테이블

set

• 고유한 항목들의 정렬되지 않은 컬렉션

  ⇒ 중복X, 순서X. {}, mutable

• 정해진 순서가 없기 때문에 어떻게 접근해야될지 고민해 보야함
  • 단순히 print()만 할 경우 순서가 항상 다르게 나올 수 있다.

set 메서드

• s.add(x) : 세트 s에 항목 x를 추가, 이미 x가 있다면 변화X
• s.clear() : s의 모든 항목을 제거 ⇒ set() 출력됨
• s.remove(x) : s에서 x 제거, x가 없으면 Key error
• s.pop() : s에서 임의의 요소를 제거하고 반환
  • 근본적으로 리스트와 작동은 비슷함, but 임의의 요소를 제거
  • 출력 됐을 때 가장 첫 ( 가장 왼쪽) 의 요소가 제거
  • 우리가 흔히 생각하는 무작위가 아니다
• s.discard(x) : s에서 항목 x를 제거 , 반환없음
• s.update(iterable) : s에 다른 iterable요소를 추가
  extend 와 비슷함

set 집합 메서드

• set1.difference(set2) : set1 - set2 , 차집합, set1 에만 들어 있는 항목으로 set생성 후 반환
• set1.intersection(set2): set & set2, 교집합, 공통 항목으로 세트 반환
• set1.issubset(set2) : set1 ≤ set2 100% 채워져야된다. 좌항이 우항에 포함T/F 반환
• set1.issuperset(set2) : set1 ≥ set2, 100% 채워져야된다. 우항이 좌항에 포함T/F 반환
• set1.union(set2) : set1 || set2, 합집합, 전부 합해서 세트 반환

set1 = {0,1,2,3,4}
set2 = {1,3,5,7,9}
set3 = {0,1}
print(set1.difference(set2)) #{0, 2, 4}
print(set1.intersection(set2)) #{1, 3}
print(set1.issubset(set2)) #False
print(set1.issuperset(set2)) #False
print(set1.issuperset(set3)) #True
print(set1.union(set2) # {0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9})

dictionary

• 고유한 항목들의 정렬되지 않은 Collection
  ⇒ 중복X, 순서X. {}, mutable
• Json에서 데이터를 전송 시 많이 사용되는 데이터 타입 ⇒ 매우 중요

dict 메서드

• D.clear() : 딕셔너리 D의 키/값 쌍을 제거
• D.get(k) : 키 k에 연결된 값을 반환, 키가 없으면 None
D[k] 은 get과 비슷하지만, 에러 발생함
• D.get(k,v) : k에 연결된 값을 반환 , 키가 없으면 기본 값으로 v 반환
  .get(key[,default]) 안내 문구를 default에 넣어서 사용 할 수도 있다.
• D.keys() : 딕셔너리 키를 모은 객체를 반환
  • dict_keys(['name', 'age']) 이런 식으로 출력
  • key의 모임
  • 왜 [ ]로 묶여있지? 그럼 반복이 가능하겠네

  print(person.values()) #  dict_keys(['name', 'age'])
  for key in person.keys():   print(key, end=' ')
  # name age

• D.values() 딕셔너리 값을 모은 객체를 반환
  • dict_values(['Alice', 25])

  print(person.values()) #  dict_values(['Alice', 25])
  for v in person.values():   print(v, end=' ') # Alice 25

• D.items()
  • dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 25)]) 이런 식으로 출력

  print(person.items()) # dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 25)])
  for key,value in person.items():   print(key,value)
  # name Alice
  # age 25

• D.pop(k) 키를 제거하고 연결됐던 값을 반환 (없으면 error 나 default 반환)
• D.pop(k,v)
  • .pop(key[,default]) 기본 형태

  print(person.pop('age'))
  print(person)
  print(person.pop('country',None))

• D.setdefault(k) 키가 연결된 값을 반환
• D.setdefault(k,v)
  • .setdefault(key[,default])
  • 키가 없다면 default와 연결한 키를 딕셔너리에 추가하고 default를 반환 (.get 과의 차이)
• D.update(other) other가 제공하는 키/값 쌍으로 딕셔너리를 갱신, 기존 키는 덮어 씀
  • .update([other])
  • 키워드 인자를 사용해서 덮어쓰기도 가능

  other_person = {   'name' : 'Jane',   'gender':'Female'
  }
  person.update(other_person)
  print(person)
  
  person.update(age=50, country='KOREA') # iterable 형태가 아니라도 항목 추가 할 수도 있다
  print(person)

해시 테이블 매우중요

• 임의의 요소와 관련된 이야기
• 해시 함수를 사용하여 변환한 값을 색인(index)으로 삼아 키(key)와 데이터 (value)를 저장하는 자료구조
• ⇒ 데이터를 효율적으로 저장하고 검색하기 위해 사용
• 충돌하지 않고 빠르게 꺼내온다

해시테이블 원리

list = [   {'john' : '521-1234'},   {'Lisa' : '521-8976'},   {'Sandra' : '521-9655'},
    ... 약 만개
]
dict = {   'john' : '521-1234',   'Lisa' : '521-8976',   'Sandra' : '521-9655'
    ...약 만개
}

만약 Lisa 를 찾고 싶을 때 List 는 처음부터 하나씩 비교하면서 찾음(선형 검색) ⇒ 검색시간이 배수로 늘어난다. 하지만 dict는 순서랑 무관하게 바로 찾아버림

왜? 해시 함수 덕분

딕셔너리가 저장될 때 이 키를 해시테이블에 넣어서 어떠한 색인 값(메모리 상의 방) 얻어냄

해시 함수는 내장되있음

key가 해시 함수를 거쳐서 value를 꺼내온다. ⇒ 데이터 검색 속도가 매우 빠르다.

해시 Hash

• 임의의 크기를 가진 데이터를 고정된 크기의 고유한 값으로 변환하는 과정
• 이렇게 생성된 고유한 값을 주로 해당 데이터를 식별하는데 사용될 수 있음

  = 순서가 상관없다 ⇒ set, dict 자료형

  • 일종의 ‘지문’ 같은 역할
  • 데이터를 고유하게 식별
• 파이썬에서는 해시 함수는 사용하여 데이터를 해시 값으로 변환하며, 이 해시값을 색인 값으로 쓴다. 이 떄 해시 값은 정수로 표현된다. ex) 279007865759382685

해시 함수

• 임의의 길이의 데이터 입력 → 고정된 길이의 데이터(해시 값)를 출력 ex) 279007865759382685
• 주로 해시 테이블 자료구조(key, hash function, busket 포함되는 일련의 과정) 에 사용
  ⇒ 매우 빠른 데이터 검색을 위한 컴퓨터 소프트웨어에서 유용하게 사용
• 해시 함수가 어떻게 도는지는 개발자는 알 수 없음

set 요소 & dictionary의 키와 해시테이블 관계

• 파이썬에서 세트의 요소와 딕셔너리의 키는 해시 테이블을 이용하여 중복되지 않는 고유한 값을 저장함

  ⇒ 고유한 값은 부여받았다, ⇒ 하지만!! 순서는 존재 하지 않는다,

  ⇒ 왜냐?? 해시 함수를 거쳐야지 알 수 있기 때문,

  또한 순서는 중요 하지 않다. 고정된 위치를 받기 때문

• 세트 내의 각 요소는 해시 함수를 통해 해시 값으로 변환되고, 이 해시 값을 기반으로 해시 테이블에 저장됨
• 마찬가지로 딕셔너리의 키도 고유해야만 함

  키를 해시 함수를 통해 해시 값으로 변환 ⇒ 해시 테이블에 저장

  ⇒ 따라서 딕셔너리의 키는 매우 빠른 탐색 속도를 제공하는 동시에 중복된 값을 허용 X

set pop메서드 예시 - 정수

순서가 없는 정수는 굳이 추가적인 처리가 필요 없다.

⇒ 정수 값 자체가 곧 해시 값

⇒ 해시테이블에 나열된 순서로 나옴(단순한 방 번호)

⇒ 순서는 없다 단지 정수는 자기 방 번호가 있을 뿐이다.

⇒ 해시테이블에서 색인 순서로 나열된 순서 대로 나온다

⇒ pop이란 해시테이블의 먼저 있는 순서로 뺀다.

⇒ 정수’만’ 있다면, 무조건 1 부터 pop될 것이다.

⇒ 하지만 문자열이 섞인다면 모른다. ⇒ 임의의 수가 나온다고 표현

print(hash(1)) # 1
print(hash(1)) # 1
print(hash('a')) # (랜덤)279007865759382685
print(hash('a')) # 279007865759382685
매번 실행 할 때마다 문자열의 방번호는 바뀐다.

해시 함수를 거친 이후의 값을 확인할 수 있을까?

hash()라는 내장함수 사용

• 파이썬에서 해시 함수의 동작 방식은 객체의 타입에 따라 달라짐
• 정수와 문자열은 서로 다른 타입

  ⇒ 이들의 해시 값을 계산하는 방식도 다름

임의(가변)라는 개념에서 무작위다
⇒ 랜덤 이라는 개념 X

pop은 해시 함수가 적용 된 후 (해시테이블 위에서) 배치상 첫번째를 뽑아오는것

해시 함수가 매번 배치를 변경시킴

By ‘arbitary’ the docs don’t mean ‘random’ : 파이썬 공식 문서 에서의 내용

⇒ 해시 테이블에 나타나는 순서대로 반환하는 것

hashable

hash() 함수의 인자로 전달해서 결과를 반환 받을 수 있는 객체를hashable이라 함

대부분 immutable 한 것은 hash가 가능,

⇒ hash가능 = 불변하다도 아님

⇒ 하지만 무조건은 아니다. 일반화 절대 금지

단, tuple의 경우 불변형임

⇒ 해시 불가능한 객체를 참조할 때는 tuple 자체도 해시 불가능해지는 경우가 있다.

print(hash((1,2,3))) #가능
print(hash((1,2,[3,4]))) #typeError 발생

hash와 불변성 간의 관계

• 해시 테이블의 키는 불변해야 함
  • 객체가 생성된 후 그 값을 변경할 수 없어야 함
• 불변 객체는 해시 값이 변하지 않음 ⇒ 동일한 값에 대해 일관된 해시 값을 유지 가능

빠른 검색과 조회가 가장 중요함

해시테이블은 무결성을 위해 존재한다.

가변형 객체가 hashable 하지 않은 이유

• 값이 변경될 수 있기 때문에 동일한 객체에 대한 해시 값이 변경될 가능성 있음

  ⇒ 해시 테이블의 무결성 유지 불가

• 가변형 객체가 변경 ⇒ 해시 값 변경

  ⇒ 같은 객체에 대한 서로 다른 해시 값 반환될 수 있음

  ⇒ 해시 값의 일관성 유지 불가

  print(hash([1,2,3])) # TypeError: unhashable type: 'list'
  my_set = {[1,2,3],1,2,3,4,5} # TypeError: unhashable type: 'list'
  my_dict = {{3,2}:'a'} # TypeError: unhashable type: 'set' 

  set 타입도 가변성을 가지기 때문에 딕셔너리의 키로 들어가지 못함

hashable 객체가 필요한 이유

1. 해시 테이블 기반 자료 구조 사용
   • set와 dict의 키
   • 중복 값 방지
   • 빠른 검색과 조회
2. 불변성을 통한 일관된 해시 값
3. 안정성과 예측 가능성 유지

추가로 배운 것

변수초기화 할때
min = max = list[0] 이렇게 해도 됨

해야 되는 것

1. pop() 이 리스트 세트 딕셔너리 별로 차이가 있다
2. 해시 테이블 정리 : 완

궁금한 것

딕셔너리의 값은 변경가능하지 않나?

메소드로 뺴고 넣고하는건 별개의 프로세스인가?