[Rust] HashMap 기본 개념 설명

HashMap은 Rust의 표준 라이브러리에서 제공하는 키-값 쌍(key-value pair) 데이터를 저장하는 해시 테이블(Hash Table) 구조입니다. 각 키는 해시 함수를 통해 해시값으로 변환되어, 데이터를 빠르게 조회하고 삽입할 수 있습니다. Rust의 HashMap은 C++의 unordered_map이나 Python의 dict와 비슷한 기능을 제공하며, 빠른 검색과 데이터 삽입/삭제가 필요할 때 주로 사용됩니다.

 

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1. HashMap의 기본 개념

• 키-값 쌍(key-value pair): HashMap은 각 데이터를 키와 그에 대응하는 값으로 저장합니다.
• 해싱(Hashing): HashMap은 키를 해싱하여 해시 테이블에 데이터를 저장합니다. 해시 함수는 키를 특정 위치로 매핑해 빠르게 검색할 수 있도록 도와줍니다.
• 무질서한 순서: HashMap은 키가 순서대로 저장되지 않습니다. 저장된 순서는 보장되지 않으며, 키의 해시값에 따라 데이터가 저장됩니다.

2. HashMap의 기본 사용법

Rust에서 HashMap을 사용하려면 std::collections::HashMap 모듈을 임포트해야 합니다. 기본적인 사용법은 아래와 같습니다.

예시

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    // 새로운 HashMap을 생성합니다.
    let mut scores = HashMap::new();

    // 키-값 쌍을 삽입합니다.
    scores.insert(String::from("Blue"), 10);
    scores.insert(String::from("Yellow"), 50);

    // 키를 사용하여 값을 검색합니다.
    let team_name = String::from("Blue");
    match scores.get(&team_name) {
        Some(score) => println!("{} team score: {}", team_name, score),
        None => println!("{} team not found", team_name),
    }

    // HashMap을 순회하면서 모든 키-값 쌍을 출력합니다.
    for (key, value) in &scores {
        println!("{}: {}", key, value);
    }
}

1. HashMap::new(): 새로운 빈 HashMap을 생성합니다.
   • 이때 HashMap은 빈 상태에서 생성되며, 키와 값은 각각 특정 타입을 가집니다.
2. insert(key, value): HashMap에 키와 값을 삽입합니다.
   • insert()를 사용하여 키-값 쌍을 추가할 수 있습니다.
   • 이때 키는 String, 값은 i32 타입으로 지정되었습니다.
3. get(&key): 주어진 키에 해당하는 값을 검색합니다.
   • get()은 Option 타입을 반환합니다. 값이 있으면 Some(value)를, 없으면 None을 반환하므로, match 문으로 처리합니다.
4. 순회 (for (key, value) in &hashmap): for 루프를 사용해 HashMap에 저장된 모든 키-값 쌍을 순회할 수 있습니다.

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3. HashMap의 주요 메서드

• insert(key, value): 새로운 키-값 쌍을 삽입합니다. 만약 이미 존재하는 키를 삽입하면, 기존 값을 덮어씁니다.
• get(&key): 주어진 키에 해당하는 값을 반환합니다. 값이 없다면 None을 반환합니다.
• remove(&key): 특정 키를 제거하고, 해당 키에 대응하는 값을 반환합니다. 값이 없다면 None을 반환합니다.
• contains_key(&key): 해당 키가 HashMap에 존재하는지 확인하여 true 또는 false를 반환합니다.
• entry(): 키가 존재하는지 확인하고, 키가 없으면 값을 삽입합니다. 이 메서드는 존재하지 않는 키에 대해 조건부 삽입을 할 때 유용합니다.

예시: entry 사용

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut scores = HashMap::new();
    scores.insert("Blue", 10);

    // "Yellow" 키가 없으면 기본값 50을 넣고 반환
    scores.entry("Yellow").or_insert(50);

    // "Blue" 키가 이미 존재하므로 값을 그대로 유지
    scores.entry("Blue").or_insert(50);

    println!("{:?}", scores);  // 출력: {"Blue": 10, "Yellow": 50}
}

• or_insert(50): 키가 존재하지 않으면 값을 삽입합니다. 존재한다면 기존 값을 반환합니다.

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4. HashMap의 키와 값 타입

Rust에서 HashMap의 키와 값은 각각 특정 타입을 가집니다. HashMap을 선언할 때, 그 타입을 명시할 수 있습니다.

예시: 명시적으로 타입을 지정한 HashMap

fn main() {
    // String 타입의 키와 i32 타입의 값을 갖는 HashMap
    let mut scores: HashMap<String, i32> = HashMap::new();

    scores.insert(String::from("Blue"), 10);
    scores.insert(String::from("Yellow"), 50);

    println!("{:?}", scores);
}

• HashMap<String, i32>: 이 선언을 통해 scores라는 HashMap이 String 타입의 키와 i32 타입의 값을 가짐을 명시합니다.
• Rust는 타입 추론이 강력하므로, 명시적으로 타입을 지정하지 않더라도, 코드 컨텍스트에 따라 Rust가 타입을 추론할 수 있습니다.

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5. 소유권과 HashMap

Rust에서 소유권(ownership)은 중요한 개념입니다. HashMap에 데이터를 삽입할 때, 키와 값의 소유권이 HashMap으로 이동합니다. 즉, 원래의 변수는 더 이상 해당 데이터에 대한 소유권을 갖지 않습니다.

예시: 소유권 이동

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let field_name = String::from("Favorite color");
    let field_value = String::from("Blue");

    let mut map = HashMap::new();
    map.insert(field_name, field_value);  // 소유권이 이동됨

    // field_name과 field_value는 더 이상 사용 불가
    // println!("{}", field_name);  // 컴파일 오류 발생
}

• map.insert(field_name, field_value): 이 시점에서 field_name과 field_value의 소유권이 map으로 이동합니다.
• 이후에는 field_name과 field_value를 더 이상 사용할 수 없습니다. 이는 Rust의 소유권 규칙에 따라 HashMap이 소유권을 가지기 때문입니다.

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6. HashMap의 성능 및 특성

• 시간 복잡도: HashMap은 상수 시간(O(1))의 성능으로 키-값을 검색할 수 있습니다. 하지만 해시 충돌이 발생할 경우 성능이 저하될 수 있습니다.
• 무질서한 저장: HashMap은 키가 해시값에 따라 무질서하게 저장되므로, 삽입 순서를 유지하지 않습니다. 데이터의 순서가 필요할 경우, 별도의 처리 또는 BTreeMap과 같은 자료구조를 사용하는 것이 좋습니다.

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• HashMap은 Rust에서 키-값 쌍을 저장하고 빠른 조회와 삽입/삭제를 지원하는 자료구조입니다.
• 주로 빠른 데이터 접근이 필요할 때 사용되며, 소유권과 참조에 대한 이해가 필요합니다.
• 주요 메서드: insert(), get(), remove(), entry(), contains_key()
• 타입 명시: HashMap<K, V>에서 K는 키의 타입, V는 값의 타입을 나타냅니다.

이렇게 Rust에서 HashMap을 활용하여 데이터를 효율적으로 관리할 수 있습니다.

 

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