Что быстрее: словарь или список?

1️⃣ Как кратко ответить

Словарь быстрее списка при поиске элементов по ключу благодаря хешированию, которое обеспечивает доступ к элементам за амортизированное время O(1). Список, напротив, требует линейного времени O(n) для поиска элемента, так как необходимо перебрать все элементы до нахождения нужного.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Списки и словари — это два фундаментальных типа данных в Python, которые используются для хранения коллекций элементов. Они имеют разные структуры и предназначены для различных задач, что влияет на их производительность.

Списки

Список — это упорядоченная коллекция элементов, доступ к которым осуществляется по индексу. Индексы начинаются с нуля. Списки позволяют хранить элементы в определенном порядке и поддерживают дублирование.

• Поиск элемента: Чтобы найти элемент в списке, Python должен перебрать каждый элемент, начиная с первого, пока не найдет нужный. Это называется линейным поиском и имеет временную сложность O(n), где n — количество элементов в списке.
• Добавление элемента: Добавление элемента в конец списка выполняется за амортизированное время O(1), но вставка в произвольное место требует сдвига элементов и выполняется за O(n).

Словари

Словарь — это неупорядоченная коллекция пар "ключ-значение". Доступ к значениям осуществляется по ключу, который должен быть уникальным и хешируемым.

• Поиск элемента: Словари используют хеш-таблицы для хранения данных, что позволяет находить значения по ключу за амортизированное время O(1). Это значит, что независимо от количества элементов, время доступа к элементу остается практически постоянным.
• Добавление элемента: Вставка новой пары "ключ-значение" также выполняется за амортизированное время O(1).

Почему словари быстрее для поиска?

Словари используют хеширование, чтобы быстро находить данные. Хеширование — это процесс преобразования ключа в уникальное числовое значение (хеш), которое используется для определения местоположения данных в памяти. Это позволяет словарям быстро находить и извлекать значения без необходимости перебора всех элементов, как это происходит в списках.

Пример

# Создание списка и словаря
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
my_dict = {1: 'a', 2: 'b', 3: 'c', 4: 'd', 5: 'e'}
​
# Поиск элемента
# В списке
element_in_list = 3 in my_list  # O(n)
​
# В словаре
element_in_dict = 3 in my_dict  # O(1)

Когда использовать что?

• Списки: Используйте, когда важен порядок элементов или когда требуется хранить дублирующиеся значения.
• Словари: Идеальны для случаев, когда необходимо быстрое извлечение данных по уникальному ключу.