2024-01-18 22:20 点击次数：106
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Rutgers大学本科生Andrew Krapivin发明新哈希表，搜索速率超乎念念象，推翻40年猜念念，揭示数据存储新可能。
2021年秋天，Rutgers大学本科生Andrew Krapivin巧合读到一篇论文，其时他并未太介意。两年后，他终于抽出时分细读这篇名为“Tiny Pointers”的著作，隧谈出于兴致，却没念念到这会彻底改革他对筹画机科学的办法。文中提到的“指针”是带领你找到筹画机内存中某个信息的箭头般存在。Krapivin突发奇念念，能否让这些指针更“工致”，占用更少的内存。可要杀青这个标的，他得先找到一种更聪敏的主张来整理这些指针指向的数据。
他把眼神投向了常用的哈希表。这种数据存储样貌浮浅实用，但在摆弄经由中，Krapivin发现我方不测间创造出了一种全新哈希表。它的速率快得惊东谈主，查找特定元素时用时更短、挨次更少。他的前培育Martín Farach-Colton起初并不看好这个瞎想。毕竟，哈希表是筹画机科学里商议最彻底的结构之一，这么的龙套听起来像是离奇乖癖。为了保障起见，Farach-Colton请来了常配合的伙伴William Kuszmaul赞理考证。Kuszmaul却振作地说：“你不仅仅搞了个酷炫的哈希表，你凯旋推翻了一个40年的老猜念念！”
Krapivin(现为剑桥大学商议生)、Farach-Colton(现任职纽约大学)和Kuszmaul联手在2025年1月发表论文，讲明这个新哈希表照实能以超乎念念象的速率找到元素，凯旋狡赖了长久被视为真义的猜念念。Cornell Tech的Alex Conway评价谈：“这篇论文风趣要紧。哈希表是最陈旧的数据结构之一，于今已经存储数据的高效工夫，但仍有未解之谜。这篇著作出东谈主预感地解开了几个。”
哈希表之是以无处不在，是因为它浮浅好用。它只相沿三种操作：搜索元素、删除元素、插入元素。早在1950年代，第一批哈希表就已出现，而后科学家们从未住手商议，念念弄清这些操作的速率极限。比如，搜索或插入能有多快？这每每取决于在哈希表中找到空位的时分，而空位若干又跟表的“满度”关连。满度不错用百分比示意，比如50%或90%，但商议者常处理果真满载的情况，于是用一个数字“x”来描写离100%满还有多近。x是100时，表满99%；x是1000时，百家乐AG满99.9%。这个标的让评估操作耗时变得更直不雅。
昔日的商议标明，在常见哈希表中，最糟情况下的插入(比如插到临了一个空位)所需时分与x成正比。Kuszmaul解释：“要是表满99%，你可能得查验100个位置智商找到空位。”1985年，筹画机科学家Andrew Yao在一篇论文中提倡，关于某些特定哈希表，最好搜索样貌是马上查验位置，也即是“均匀探伤”。他还断言，在最糟情况下，找到临了一个空位的时分不能能比x更快。40年来，大大王人东谈主王人信了他的计算。
Krapivin却是个例外，因为他压根不知谈这个猜念念。“我绝对没别传过Yao的表面，”他说。他从小型指针脱手，摸索出一种不靠均匀探伤的新哈希表。在这个内外，最糟情况下的搜索和插入时分与(log x)²成正比，远比x快得多，凯旋刺破了Yao的猜念念。Farach-Colton和Kuszmaul帮他讲明，(log x)²是对Yao商议的那类热点哈希表的最好极限。Carnegie Mellon的Guy Blelloch称：“这个驱散奥妙极了，处理了一个经典结巴。”
滑铁卢大学的Sepehr Assadi补充：“他们不仅推翻了猜念念，还找到了最优解。没准咱们还得再等40年智商知谈谜底。”更令东谈主震恐的是，这篇论文还挑战了Yao的另一个论断。1985年，Yao商议了通盘可能的平均查询时分，讲明关于某些“蓄意”哈希表(新元素必须插到第一个空位)，平均时分不能能优于log x。Krapivin团队酷爱这个死心是否适用于非蓄意哈希表。他们给出了反例：一种非蓄意哈希表的平均查询时分远超log x，甚而跟x无关。Farach-Colton说：“你获取的是个常数，跟表有多满不要紧。”这种恒定时分的发现，连作家我方王人没想到。
这些效果大约不会坐窝改革本质欺诈，但Conway合计风趣深入：“深入一语气这类数据结构很要紧。谁知谈呢，也许某天这个发现会解锁实用中的新龙套。”从Rutgers的课堂到剑桥的商议室，Krapivin用酷爱心和创造力，掀起了40年的定论，也让东谈主看到数据科学的无穷可能。
本文译自 Quanta Magazine沙巴贝投ag百家乐，由BALI裁理发布。