[Rust] HashMap, HashSet 전격 비교, 차이점

Rust에서 HashSet과 HashMap의 차이점

Rust의 표준 라이브러리에는 데이터 관리와 검색을 효율적으로 처리하기 위한 두 가지 주요 자료 구조인 HashSet 과 HashMap 이 포함되어 있습니다. 이 글에서는 HashSet과 HashMap의 차이점, 사용 사례, 그리고 적합한 상황에서의 선택 방법을 구체적으로 살펴봅니다.

 

HashSet vs HashMap, 과연 어떤 차이가 존재할까요?

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1. HashSet과 HashMap: 개념과 특징

1.1 HashSet: 중복되지 않는 값의 집합

• HashSet 은 고유한 값을 저장하는 집합(Collection) 자료 구조입니다.
• 내부적으로 HashMap 을 사용하여 데이터를 관리하며, 키(key)만 저장합니다.
• 값이 중복되지 않음을 보장하며, 삽입, 삭제, 검색의 평균 시간 복잡도는 $$O(1)$$입니다.

HashSet 사용 예제

use std::collections::HashSet;

fn main() {
    let mut set: HashSet<i32> = HashSet::new();

    set.insert(10);
    set.insert(20);
    set.insert(10); // 중복 값은 무시됩니다.

    println!("HashSet: {:?}", set);
    println!("Contains 10? {}", set.contains(&10));
    println!("Contains 30? {}", set.contains(&30));
}

• insert: 값을 추가합니다. 이미 존재하는 값은 무시됩니다.
• contains: 특정 값이 존재하는지 확인합니다.

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1.2 HashMap: 키-값 쌍의 저장소

• HashMap 은 키(key)와 값(value)의 쌍으로 데이터를 저장하는 연관 배열(Associative Array) 자료 구조입니다.
• 키는 중복될 수 없으며, 키에 매핑된 값을 효율적으로 검색할 수 있습니다.
• 삽입, 삭제, 검색의 평균 시간 복잡도는 $$O(1)$$입니다.

HashMap 사용 예제

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut map: HashMap<&str, i32> = HashMap::new();

    map.insert("Apple", 3);
    map.insert("Banana", 5);
    map.insert("Apple", 10); // 키가 중복되면 값이 업데이트됩니다.

    println!("HashMap: {:?}", map);
    println!("Value for 'Apple': {}", map.get("Apple").unwrap_or(&0));
    println!("Contains 'Orange'? {}", map.contains_key("Orange"));
}

• insert: 키-값 쌍을 추가하며, 동일한 키가 이미 존재하면 값을 업데이트합니다.
• get: 특정 키에 연결된 값을 가져옵니다.
• contains_key: 특정 키의 존재 여부를 확인합니다.

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2. HashSet과 HashMap의 주요 차이점

특징	HashSet	HashMap
구조	고유한 값만 저장	키-값 쌍 저장
용도	중복되지 않는 데이터의 집합 관리	키를 통해 값을 효율적으로 검색
중복 허용 여부	값 중복 불가	키 중복 불가, 값은 중복 가능
내부 구현	내부적으로 HashMap을 사용 (값이 키로 저장됨)	독립적인 자료 구조
사용 메서드	insert, remove, contains	insert, get, contains_key, remove
시간 복잡도	O(1)O(1)O(1) (평균)	O(1)O(1)O(1) (평균)
주요 사용 사례	중복을 제거한 값의 집합 관리	키 기반 데이터 검색 및 저장

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3. HashSet과 HashMap의 적합한 사용 사례

3.1 HashSet 사용 사례

1. 중복 제거
   데이터의 중복을 허용하지 않아야 하는 경우 유용합니다.

let mut set: HashSet<&str> = HashSet::new();
let words = vec!["apple", "banana", "apple", "cherry"];

for word in words {
    set.insert(word);
}

println!("중복 제거된 결과: {:?}", set);

2. 빠른 존재 여부 확인
   특정 값의 존재 여부를 빠르게 확인할 수 있습니다.

let mut set: HashSet<i32> = HashSet::new();
set.insert(100);

if set.contains(&100) {
    println!("100이 존재합니다.");
}

3.2 HashMap 사용 사례

1. 키-값 쌍 데이터 저장
   데이터를 키로 검색해야 할 때 유용합니다.

let mut map = HashMap::new();
map.insert("ID_123", "John Doe");
map.insert("ID_124", "Jane Doe");

println!("ID_123의 이름: {}", map.get("ID_123").unwrap());

2. 빈도수 계산
   문자열이나 숫자의 빈도수를 계산할 때 많이 사용됩니다.

let mut freq = HashMap::new();
let items = vec!["apple", "banana", "apple", "cherry"];

for item in items {
    *freq.entry(item).or_insert(0) += 1;
}

println!("빈도수: {:?}", freq);

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4. HashSet과 HashMap의 결합 사용

HashSet과 HashMap은 함께 사용되기도 합니다. 예를 들어, 중복되지 않는 키와 그 키에 연관된 추가 데이터를 저장해야 하는 경우가 있습니다.

결합 예제: 고유 키와 값 저장

use std::collections::{HashSet, HashMap};

fn main() {
    let mut unique_keys = HashSet::new();
    let mut key_value_map = HashMap::new();

    let data = vec![("key1", "value1"), ("key2", "value2"), ("key1", "value3")];

    for (key, value) in data {
        if unique_keys.insert(key) {
            key_value_map.insert(key, value);
        }
    }

    println!("고유 키: {:?}", unique_keys);
    println!("키-값 매핑: {:?}", key_value_map);
}

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결론

• HashSet 은 중복되지 않는 고유 값을 저장할 때 적합하며, 빠른 검색이 가능합니다.
• HashMap 은 키-값 쌍 데이터를 저장하고 검색할 때 유용합니다.
• 두 자료 구조는 내부적으로 해시 기반 알고리즘을 사용해 빠른 성능을 제공합니다.
• 특정 요구사항에 따라 적합한 자료 구조를 선택하거나 결합하여 사용하면 효율적인 데이터 처리가 가능합니다. Rust의 강력한 타입 시스템과 함께 이 자료 구조들을 활용하면 안전하고 성능이 뛰어난 코딩을 할 수 있을 것입니다.