Go语言实战之映射的内部实现和基础功能

Posted 2022-05-04 山河已无恙

写在前面

• 嗯，学习GO，所以有了这篇文章
• 博文内容为《GO语言实战》读书笔记之一
• 主要涉及映射相关知识

你要爱就要像一个痴情的恋人那样去爱，像一个忘死的梦者那样去爱，视他人之疑目如盏盏鬼火，大胆去走你的夜路。——史铁生《病隙碎笔》

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映射的内部实现和基础功能

映射是一种数据结构，是用于存储一系列无序的键值对。类比Java里的Map，Python里的字典，可以理解为以哈希值做索引，期望索引可以在一定的连续内存范围内的类似数组的数据结构。

映射里基于键来存储值。映射功能强大的地方是，能够基于键快速检索数据。键就像索引一样，指向与该键关联的值。

内部实现

映射是一个集合，可以使用类似处理数组和切片的方式迭代映射中的元素。但映射是无序的集合,无序的原因是映射的实现使用了散列表.

映射的散列表包含一组桶。

在存储、删除或者查找键值对的时候，所有操作都要先选择一个桶。把操作映射时指定的键传给映射的散列函数，就能选中对应的桶。

这个散列函数的目的是生成一个索引，这个索引最终将键值对分布到所有可用的桶里。对 Go 语言的映射来说，生成的散列键的一部分，具体来说是低位（LOB），被用来选择桶。

桶的内部实现。映射使用两个数据结构来存储数据,

• 第一个是数组，内部存储用于选择桶的散列键的高八位值。用于区分每个键值对要存在桶里的那一项。
• 第二个是字节数组，用于存储键值对。该字节数组先依次存储了这个桶里所有的键，之后依次存储了这个桶里所有的值。实现这种键值对的存储方式目的在于减少每个桶所需的内存。

映射存储的增加，索引分布越均匀，访问键值对的速度就越快,随着映射存储的增加，索引分布越均匀，访问键值对的速度就越快。映射通过合理数量的桶来平衡键值对的分布

创建和初始化

Go 语言中有很多种方法可以创建并初始化映射，可以使用内置的make 函数，也可以使用映射字面量。

package main

import (
	"fmt"
)

func main() 
	// 创建一个映射，键的类型是 string，值的类型是 int
	dict := make(map[string]int)
	// 创建一个映射，键和值的类型都是 string
	// 使用两个键值对初始化映射
	dict_ := map[string]string"Red": "#da1337", "Orange": "#e95a22"
	fmt.Println(dict)
	fmt.Print(dict_)


======
map[]
map[Orange:#e95a22 Red:#da1337]

创建映射时，更常用的方法是使用映射字面量。映射的初始长度会根据初始化时指定的键值对的数量来确定。

映射的键可以是任何值。这个值的类型可以是内置的类型，也可以是结构类型，只要这个值可以使用==运算符做比较

切片、函数以及包含切片的结构类型由于具有引用语义，不能作为映射的键，使用这些类型会造成编译错误

package main

import (
	"fmt"
)

func main() 
	// 创建一个映射，使用字符串切片作为映射的键
	dict := map[[]string]int
	fmt.Println(dict)

====
[Running] go run "d:\\GolandProjects\\code-master\\demo\\hello.go"
# command-line-arguments
demo\\hello.go:10:45: duplicate key "Red" in map literal
	previous key at demo\\hello.go:10:28

[Done] exited with code=2 in 0.902 seconds

• 声明一个存储字符串切片的映射

// 创建一个映射，使用字符串切片作为值
dict := map[int][]string

使用映射

键值对赋值给映射，是通过指定适当类型的键并给这个键赋一个值来完成的

• 为映射赋值

// 创建一个空映射，用来存储颜色以及颜色对应的十六进制代码
colors := map[string]string
// 将 Red 的代码加入到映射
colors["Red"] = "#da1337"

• 可以通过声明一个未初始化的映射来创建一个值为nil的映射,不能用于存储键值对.

// 通过声明映射创建一个 nil 映射
var colors map[string]string
// 将 Red 的代码加入到映射
colors["Red"] = "#da1337"
======
Runtime Error:
panic: runtime error: assignment to entry in nil map

从映射取值时有两个选择:

第一个选择是，可以同时获得值，以及一个表示这个键是否存在的标志，

• 从映射获取值并判断键是否存在

// 获取键 Blue 对应的值
value, exists := colors["Blue"]
// 这个键存在吗？
if exists 
fmt.Println(value)
 

另一个选择是，只返回键对应的值，然后通过判断这个值是不是零值来确定键是否存在

• 从映射获取值，并通过该值判断键是否存在

// 获取键 Blue 对应的值
value := colors["Blue"]
// 这个键存在吗？
if value != "" 
fmt.Println(value)
 

在Go语言里，通过键来索引映射时，即便这个键不存在也总会返回一个值。在这种情况下，返回的是该值对应的类型的零值

迭代映射里的所有值和迭代数组或切片一样，使用关键字 range

• 使用range 迭代映射

// 创建一个映射，存储颜色以及颜色对应的十六进制代码
colors := map[string]string
"AliceBlue": "#f0f8ff",
"Coral": "#ff7F50",
"DarkGray": "#a9a9a9",
"ForestGreen": "#228b22",

// 显示映射里的所有颜色
for key, value := range colors 
	fmt.Printf("Key: %s Value: %s\\n", key, value)
 

想把一个键值对从映射里删除，就使用内置的delete 函数

• 从映射中删除一项

// 删除键为 Coral 的键值对
delete(colors, "Coral")
// 显示映射里的所有颜色
for key, value := range colors 
	fmt.Printf("Key: %s Value: %s\\n", key, value)
 

在函数间传递映射

在函数间传递映射并不会制造出该映射的一个副本。实际上，当传递映射给一个函数，并对这个映射做了修改时，所有对这个映射的引用都会察觉到这个修改，这个特性和切片类似，保证可以用很小的成本来复制映射

package main

import (
	"fmt"
)

func main() 
	// 创建一个映射，存储颜色以及颜色对应的十六进制代码
	colors := map[string]string
		"AliceBlue":   "#f0f8ff",
		"Coral":       "#ff7F50",
		"DarkGray":    "#a9a9a9",
		"ForestGreen": "#228b22",
	
	// 显示映射里的所有颜色
	for key, value := range colors 
		fmt.Printf("Key: %s Value: %s\\n", key, value)
	
	fmt.Println("调用函数来移除指定的键")
	// 调用函数来移除指定的键
	removeColor(colors, "Coral")
	
	// 显示映射里的所有颜色
	for key, value := range colors 
		fmt.Printf("Key: %s Value: %s\\n", key, value)
	


// removeColor 将指定映射里的键删除
func removeColor(colors map[string]string, key string) 
	delete(colors, key)

[Running] go run "d:\\GolandProjects\\code-master\\demo\\hello.go"
Key: Coral Value: #ff7F50
Key: DarkGray Value: #a9a9a9
Key: ForestGreen Value: #228b22
Key: AliceBlue Value: #f0f8ff
调用函数来移除指定的键
Key: AliceBlue Value: #f0f8ff
Key: DarkGray Value: #a9a9a9
Key: ForestGreen Value: #228b22

[Done] exited with code=0 in 1.419 seconds

映射的增长没有容量或者任何限制。同时内置函数 len可以用来获取切片或者映射的长度。但是内置函数 cap只能用于切片。