JP2000105770A - ハッシュテーブル検索方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テーブルに格納したデータをキー項目により
高速に検索し、かつテーブル容量を小さくすること。 【解決手段】 キー取得部１０４は、ハッシュ計算部１
０３のハッシュ値によりハッシュ表格納部１０８からキ
ーを取得して、キー一致判定部１０５により検索キーと
比較することにより検索対象のキーであるかを判定す
る。不一致の場合は、テーブル未登録と判断する。一致
した場合は、シノニムが発生しないので目的のキーとな
りデータ取得部１０６によりデータを取得してデータ格
納部１０７に格納する。ハッシュ計算部１０３の演算量
が少なく、シノニム対策が不要であるため、検索の高速
化を図れる。また、ハツシュ表格納部１０８の空きエリ
アを利用して、データそのものを格納しているためテー
ブルの容量を小さく抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テーブルに格納し
たデータをキー項目により検索するために、ハッシュ関
数を利用したデータの検索および装置に関するものであ
り、テーブルに格納するデータが事前に決定し、データ
の追加が発生しない分野で有効である。

【０００２】

【従来の技術】検索キーをもとにテーブルを直接参照し
て検索する手法としては、キーからテーブルの番地に変
換する写像関数であるハッシュ関数が知られている。参
考文献としては、「アルゴリズム＋データ構造＝プログ
ラム」 N.Wirth著日本コンピュータ協会、「アルゴリズ
ムＣ＋＋」R.セジウィック著、近代科学社、等がある。

【０００３】ハッシュ関数は、キーの集合Ｋから番地の
集合Ａへの多対１の写像Ｈであり、テーブルＴの大きさ
をＮとすると（式１）となる。 Ａ＝Ｈ（Ｋ）＝Ｈash（Ｋ）mod Ｎ ・・・（式１） 検索の手順は、以下のステップからなる。 （１）検索キーＫにより、Ｈ（Ｋ）を計算してインデッ
クスＡを求める。 （２）インデックスＡにより示されるテーブル中のキー
項目がキーＫによるものかを検証する。すなわち、Ｔ
［Ｈ（Ｋ）］＝Ｋが成立するか確認する。これは、相異
なるキーが相異なる番地に写像されるのが理想である
が、Ｈ（Ｋ）が多対１の写像関数であるために、複数の
キーが同じ番地に写像されるシノニムという衝突現象が
発生するためである。 （３）シノニムが発生していない場合は、インデックス
Ａにより示されるデータ項目が検索結果のデータとな
る。 （４）シノニムが発生した場合は、複数のキーが同一の
インデックスＡに写像されているので、二次検索を行い
目的のキーが格納されたインデックスを再び求めること
になる。

【０００４】ハッシュ関数において、シノニムの発生を
抑えるために、一般的にテーブルの大きさＮは素数であ
ることが推奨されている。また、シノニム対策の二次検
索方法には、一次インデックスＨ（Ｋ）が同一のすべて
の項目を連結リストにより直接チェイニングしリンクを
辿り、目的のキーを検索する方法や、項目が見つかるか
空の場所に出会うまで、Ａ＝Ｈ（Ｋ）＋Ｇ（Ｉ）により
次の検索位置を決める方法がある。

【０００５】ハッシュテーブルの検索を高速化する方法
として、二分木構造でキー管理を行う特開平１０−４０
２５５号公報や二次関数を用いて衝突管理を行う特開平
−３５９９号公報に記載された技術が知られている。ま
た、検索効率・メモリ使用効率の良いハッシュテーブル
の生成方法として特開平７−１８８４１号公報、シノニ
ムの管理方法として特開昭１−４２０３２号公報記載の
技術が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手法では、ハッシュ関数を演算するために素数Ｎに
よる剰余を求める必要があり、除算器を搭載していない
ＤＳＰやマイクロプロセッサ等においては、計算量が大
きくなるために処理が遅くなり、さらにシノニム対策の
二次検索処理のためにさらに計算量が大きくなり、高速
性を要求する場合には不向きという問題を有していた。

【０００７】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であり、ハッシュ関数の計算量を少なくすることにより
処理の高速化を図り、さらにシノニムの発生を防ぐこと
によりシノニム対策そのものを不要とすると共に、ハッ
シュテーブルのメモリ使用効率の良いテーブル検索方法
および装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ハッシュテーブルの大きさＮを２のべき乗
とすることにより、Ｎの剰余を求める演算を論理積によ
るマスク演算で代用可能として演算量を少なくしたもの
であるが、Ｎを素数から２のべき乗とするとハッシュ効
果が薄れ、ハッシュ関数の結果がある一部に固まってし
まうので、検索キーそのものをハッシュ関数の演算対象
とするのではなく、検索キーを構成するキー項目に対し
てハッシュ演算するためにキー分離を行なうようにした
ものである。

【０００９】また、ハッシュテーブルをデータ件数の２
倍程度に充分大きく取り、シノニムの発生を減少させる
と共に、テーブルに格納するデータが事前に決定してい
るので、ハッシュ計算に用いる係数を変化させてシノニ
ムの発生しない係数を選択することにより、シノニム対
策部を不要とし、検索の高速化を図っている。また、ハ
ッシュテーブルを大きく取ると、キーが格納されない空
きエリアが発生するが、空きエリアにデータそのものを
格納することにより、メモリの使用効率を向上させてい
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、検索キーによりテーブルを検索する方法であって、
検索キーを構成する複数のキー項目に分離するキー分離
手順と、ハッシュ関数の演算を行うハッシュ計算手順
と、ハッシュ表からキーを取得する手順と、取出したキ
ーと検索キーの一致を判定する手順と、ハッシュ表から
データを取得する手順を含むことを特徴とするハッシュ
テーブル検索方法であり、ハッシュ関数の計算量を少な
くすることにより処理の高速化を図り、さらにシノニム
の発生を防ぐことによりシノニム対策そのものを不要に
することができるという作用を有する。

【００１１】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載のハッシュテーブル検索方法において、キーとデ
ータを同じハッシュ表に格納することを特徴とするハッ
シュテーブル検索方法であり、メモリの使用効率を向上
できるという作用を有する。

【００１２】本発明の請求項３に記載の発明は、検索キ
ーによりテーブルを検索する装置であって、検索キーを
構成する複数のキー項目に分離するキー分離手段と、ハ
ッシュ関数の演算を行うハッシュ計算手段と、ハッシュ
表からキーを取得する手段と、取出したキーと検索キー
の一致を判定する手段と、ハッシュ表からデータを取得
する手段を含むことを特徴とするハッシュテーブル検索
装置であり、ハッシュ関数の計算量を少なくすることに
より処理の高速化を図り、さらにシノニムの発生を防ぐ
ことによりシノニム対策そのものを不要にすることがで
きるという作用を有する。

【００１３】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
３記載のハッシュテーブル検索装置において、キーとデ
ータを同じハッシュ表に格納することを特徴とするハッ
シュテーブル検索装置であり、メモリの使用効率を向上
できるという作用を有する。

【００１４】本発明の請求項５に記載の発明は、検索キ
ーによりテーブルを検索するためのプログラムを記録し
た媒体であり、検索キーを構成する複数のキー項目に分
離するキー分離手段と、ハッシュ関数の演算を行うハッ
シュ計算手段と、ハッシュ表からキーを取得する手段
と、取出したキーと検索キーの一致を判定する手段と、
ハッシュ表からデータを取得する手段を含むことを特徴
とするハッシュテーブル検索プログラムを記録した媒体
であり、上記したハッシュテーブル検索方法または装置
をプログラムとして媒体に記録できるという作用を有す
る。

【００１５】（実施の形態）以下、本発明の実施の形態
を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
におけるハッシュテーブル検索装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１において、１０１は複数の検索キーを
格納する検索キー格納部、１０２は検索キーを構成する
複数のキー項目に分離するキー分離部、１０３はハッシ
ュ関数の演算を行うハッシュ計算部、１０４はハッシュ
表格納部１０８からキーを取得するキー取得部、１０５
は取出したキーと検索キーの一致を判定するキー一致判
定部、１０６はハッシュ表格納部１０８からデータを取
得するデータ取得部、１０７は取得したデータを格納す
るデータ格納部、１０８はキーとデータとを同じハッシ
ュ表示に格納するハッシュ表格納部である。

【００１６】次に、本実施の形態における動作について
説明する。ハッシュ表格納部１０８の大きさＮを２のべ
き乗とすることにより、ハッシュ計算部１０３でＮの剰
余を求める演算（式２）を、Ｎ−との論理積によるマス
ク演算（式３）で代用することが可能であり、除算器を
持たないＤＳＰやマイクロプロセッサにおいて演算量を
小さくすることができる。 Ａ＝Ｈash （Ｋ）mod Ｎ ・・・（式２） Ａ＝Ｈash （Ｋ）and （Ｎ−１） ・・・（式３）

【００１７】しかしながら、Ｎを素数から２のべき乗と
するとハッシュ効果が薄れ、ハッシュ関数の結果がある
一部に固まってしまう。そこで、ハッシュ計算部１０３
で検索キーを直接にハッシュ関数の演算対象とはせず、
検索キー格納部１０１に格納された検索キーをキー分離
部１０２でキーを構成する複数のキー項目に分離し、
（式４）に示す演算を行い、ハッシュ関数の結果を分散
させる。 Ａ＝Ｈash （Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）and （Ｎ−１） ・・・（式４）

【００１８】ハッシュ表格納部１０８の大きさは、デー
タ件数の２倍程度に十分大きく取り、シノニムの発生頻
度を減少させると共に、テーブルに格納するキー（Ｋ
１，Ｋ２，Ｋ３）の組み合わせに対して、（式４）の結
果Ａがユニークとなるハッシュ関数Ｈash（ ）を採用
することにより、シノニムが発生しないようにハッシュ
表格納部１０８にキーを格納する。

【００１９】キー取得部１０４は、ハッシュ計算部１０
３の計算結果によりハッシュ表格納部１０８からキーを
取得して、キー一致判定部１０５により検索キーと比較
して検索対象のキーであるか判定する。不一致の場合
は、テーブルに存在しないキー（Ｋ１’，Ｋ２’，Ｋ
３’）の組み合わせによる計算結果Ａ’がＡと等しくな
ったわけであり、テーブル未登録となる。一致した場合
は、シノニムが発生しないハッシュ関数なので目的のキ
ーとなる。従って、ハッシュ計算の演算量を小さくする
ことと、シノニム対策による二次検索が不要であるた
め、高速な検索を行うことができる。

【００２０】一方、ハッシュ表格納部１０８のテーブル
の大きさをデータ件数の２倍程度に充分大きく取ったた
め、テーブルの半分はキーが格納されない空きエリアと
なっている。そこで、データのビット列をキーとみなし
て分離したキー（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）の組み合わせによ
り、（式５）の結果Ｄ以外の空きエリアにデータそのも
のを格納してキーとリンクで結ぶことによりハッシュ表
格納部１０８のメモリ使用効率を高めている。すなわ
ち、テーブルに存在しないキー（Ｋ１’，Ｋ２’，Ｋ
３’）の組合わせによる計算結果Ａ’がＤと一致しない
ことを保証する。 Ｄ＝Ｈash （Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）and （Ｎ−１） ・・・（式５）

【００２１】ハッシュ表格納部１０８において、キーも
データも格納されない空きエリアには、すべてのビット
が０であるビット列を格納する。データ取得部１０６
は、キー一致判定部１０５により検索対象のキーである
ことが確定した場合に、キー部のリンクをたどることに
よりデータを取得してデータ格納部１０７に格納する。

【００２２】

【実施例】図２は本発明の実施例を示し、ＭＰＥＧ−４
画像符号化におけるＩＮＴＲＡＶＬＣテーブルの検索方
法についての実施例である。図２において、２０１は検
索キーをキー項目に分離するキー分離部、２０２はキー
項目によりハッシュ関数を計算するハッシュ計算部、２
０３はハッシュ表格納部２０６からキーを取出すキー取
得部、２０４は検索キーと取出したキーを比較するキー
一致判定部、２０５はハッシュ表格納部２０６からデー
タを取出すデータ取得部、２０６はキー毎の一致キーと
データとポインタを格納するハッシュ表格納部である。

【００２３】ＭＰＥＧ−４画像符号化においては、下記
に示すキー項目によりＶＬＣコードを検索する。 キー項目１ ＬＥＶＥＬ １〜２７の範囲の値 ５bit キー項目２ ＲＵＮ ０〜２０の範囲の値 ５bit キー項目３ ＬＡＳＴ ０〜１ の範囲の値 １bit

【００２４】ＩＮＴＲＡ ＶＬＣテーブルのデータ件数
は１０２件であるので、ハッシュ表格納部２０６の大き
さＮを２５とし、各々のキーを（式６）により計算した
番地Ａに格納する。 Ａ＝（ＬＥＶＥＬ＊２３＋ＲＵＮ＊３＋ＬＡＳＴ＊１７）and （２５−１） ・・・（式６） また、ＶＬＣコードのビット列をキー項目として取出
し、（式６）を計算した値をＤとすると、ハッシュ表格
納部２０６の番地Ｄ以外の位置にデータを格納する。

【００２５】図３から図７にはＩＮＴＲＡ ＶＬＣテー
ブルのハッシュ表格納部についての一例を示す。これら
の図において、ｉｘはハッシュ表に格納する番地を示
し、ＬＡＳＴ／ＲＵＮ／ＬＥＶＥＬはキー項目を示し、
ＯＦＳはＶＬＣデータを格納した番地とキーほ格納した
番地とのオフセットによりポインタを現す。ＶＬＣは、
検索対象のデータである。ＴＢＬは、完成したハッシュ
表格納部である。

【００２６】図８に示すように、検索キーはキー分離部
２０１により３つのキー項目ＬＡＳＴとＲＵＮとＬＥＶ
ＥＬに分離される。ハッシュ計算部２０２は、３つのキ
ー項目より（式６）のハッシュ計算を行い、キーが格納
されている番地を計算する。キー取得部２０３は、ハッ
シュ表格納部２０６から計算した番地により一致キーを
取出す。キー一致判定部２０４は、取出したキーと検索
キーを比較し、検索対象のキーであるか判定する。一致
した場合は、データ取得部２０５は、ポインタをたど
り、データであるＶＬＣコードを取出し、検索が完了す
る。

【００２７】なお、本発明はプログラムによって実現す
ることも可能であり、そのソフトウェアをフロッピーデ
ィスク等の記録媒体に記録して移送することにより、独
立した他のコンピュータ・システムで、このソフトウェ
アを収めた記録媒体から読み出して、本発明を容易に実
施することができる。そして、コンピュータ・システム
に接続されたフロッピーディスク装置により、フロッピ
ーディスクに対してプログラムを記録再生することがで
きる。記録する場合は、コンピュータ・システムからプ
ログラムをフロッピーディクス装置よって、フロッピー
ディスクに記録する。再生する場合は、フロッピーディ
スク装置によってプログラムをフロッピーディスクから
読み出し、コンピュータ・システムに転送する。

【００２８】記録媒体としては、フロッピーディスクの
他に、光ディスク、光磁気ディスク等を用いても同様に
行うことができる。また、記録媒体は、これらに限られ
ず、ＩＣカード、ＲＯＭカセット等、プログラムを記録
できるものであれば、同様に実施することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明は、画像符号化のＲ
ＵＮ／ＬＥＶＥＬ／ＬＡＳＴの組み合わせからＶＬＣコ
ードを検索するような、テーブルに格納するデータが事
前に決定しているテーブル検索において、ハッシュ関数
の計算量を小さくし、シノニム発生を防ぎ、ハッシュテ
ーブルの使用効率を上げることにより、テーブルに格納
したデータをキー項目により高速に検索し、かつテーブ
ル容量を小さく抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるハッシュテーブル
検索装置の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施例におけるハッシュテーブル検索
装置の構成を示すブロック図

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】本発明の実施例におけるＩＮＴＲＡ ＶＬＣテ
ーブルのハッシュ表格納部におけるデータ一覧図

【図８】本発明の実施例における動作を説明する模式図

【符号の説明】

１０１ 検索キー格納部 １０２ キー分離部 １０３ ハッシュ計算部 １０４ キー取得部 １０５ キー一致判定部 １０６ データ取得部 １０７ データ格納部 １０８ ハッシュ表格納部 ２０１ キー分離部 ２０２ ハッシュ計算部 ２０３ キー取得部 ２０４ キー一致判定部 ２０５ データ取得部 ２０６ ハッシュ表格納部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検索キーによりテーブルを検索する方法
   であって、検索キーを構成する複数のキー項目に分離す
   るキー分離手順と、ハッシュ関数の演算を行うハッシュ
   計算手順と、ハッシュ表からキーを取得する手順と、取
   出したキーと検索キーの一致を判定する手順と、ハッシ
   ュ表からデータを取得する手順を含むことを特徴とする
   ハッシュテーブル検索方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のハッシュテーブル検索方
   法において、キーとデータを同じハッシュ表に格納する
   ことを特徴とするハッシュテーブル検索方法。
3. 【請求項３】 検索キーによりテーブルを検索する装置
   であって、検索キーを構成する複数のキー項目に分離す
   るキー分離手段と、ハッシュ関数の演算を行うハッシュ
   計算手段と、ハッシュ表からキーを取得する手段と、取
   出したキーと検索キーの一致を判定する手段と、ハッシ
   ュ表からデータを取得する手段を含むことを特徴とする
   ハッシュテーブル検索装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のハッシュテーブル検索装
   置において、キーとデータを同じハッシュ表に格納する
   ことを特徴とするハッシュテーブル検索装置。
5. 【請求項５】 検索キーによりテーブルを検索するため
   のプログラムを記録した媒体であって、検索キーを構成
   する複数のキー項目に分離するキー分離手段と、ハッシ
   ュ関数の演算を行うハッシュ計算手段と、ハッシュ表か
   らキーを取得する手段と、取出したキーと検索キーの一
   致を判定する手段と、ハッシュ表からデータを取得する
   手段を含むことを特徴とするハッシュテーブル検索プロ
   グラムを記録した媒体。