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【Rust自学】8.5. HashMap Pt.1：HashMap的定义、创建、合并与访问

news 2025/1/4 20:34:36

8.5.0. 本章内容

第八章主要讲的是Rust中常见的集合。Rust中提供了很多集合类型的数据结构，这些集合可以包含很多值。但是第八章所讲的集合与数组和元组有所不同。

第八章中的集合是存储在堆内存上而非栈内存上的，这也意味着这些集合的数据大小无需在编译时就确定，在运行时它们可以动态地变大或变小。

本章主要会讲三种集合：Vector、String和HashMap（本文）

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8.5.1. 什么是HashMap

HashMap的形式是HashMap<K,V>，其中K代表键(key)，V代表值(value)。HashMap以键值对的形式存储数据，一个键对应一个值。很多语言都支持这样的集合数据结构，但是不一定是这个叫法，比如说C#中相同概念的数据结构叫字典(dictionary)。

HashMap的内部实现使用了Hash函数，中文叫哈希函数，这个函数决定了如何在内存中存储键与值。

在Vector中我们使用索引来访问数据，但有的时候你想要的是通过键（键可以是任何数据类型）来寻找数据，而不是通过索引（或者说你不清楚这个数据在哪个索引）。这种情况就可以使用HashMap。

需要注意的是，HashMap是同构的，也就是说在一个HashMap中，所有的键必须是同一类型，所有的值必须是同一类型。

8.5.2. 创建HashMap

由于HashMap不常用，所以Rust并没有把它集成到预导入模块(Prelude)，使用前需要引入HashMap，在代码开头写上：use std::collections::HashMap;
创建空的HashMap使用Hash::new()函数
添加数据使用insert()方法

看个例子：

use std::collections::HashMap;  fn main() {  let mut scores:HashMap<String, i32> = HashMap::new();  
}

在这里创建了一个名为scores的变量来存储HashMap，由于Rust是强语言类型，它必须知道你在HashMap里存储什么数据类型。又因为没有前后文可供编译器推断，所以在声明时就必须把HashMap里键和值的数据类型显式声明出来，在代码中就是scores的键被设为了String类型，值被设为了i32类型。

当然，如果你在后文给这个HashMap上添加了数据，Rust就会根据添加的数据类型自动推断键和值的数据类型。添加数据使用insert()方法。例子如下：

use std::collections::HashMap;  fn main() {  let mut scores = HashMap::new();  scores.insert(String::from("dev1ce"), 0);
}

因为在第5行往scores里添加了键值对，且键String::from("dev1ce")是String类型，值0是i32(Rust默认整数是i32)类型，所以编译器就会自己推断出scores是一个HashMap<String, i32>类型的HashMap，因此第四行在声明时就不需要显式声明了。

8.5.3. 将两个Vector合为一个HashMap

在元素类型为元组的Vector上使用collect方法，可以使用HashMap。换个说法，假如你有两个Vector，这两个Vector上的所有值都有一一对应关系，这个时候就可以使用collect方法，把一个Vector里的数据作为键，另一个作为值，放到HashMap里。如下例：

use std::collections::HashMap;  fn main() {  let player = vec![String::from("dev1ce"), String::from("Zywoo")];  let initial_scores = vec![0, 100];  let scores: HashMap<_, _> = player.iter().zip(initial_scores.iter()).collect();  
}

player这个Vector是用来存储选手名字的，里面的元素是String类型
initial_scores这个Vector是用来存储每个选手对应的得分的
player.iter()和initial_scores.iter()是两个Vector的遍历器，使用.zip()方法就可以创建一个元组的数组，player.iter().zip(initial_scores.iter())就是创建一个player中的元素在前，initial_scores中的元素在后的元组数组，想换元素位置就可以把代码中的两个迭代器呼唤位置即可。然后再使用.collect()方法来把元组转化为HashMap。
最后要注意的一点是.collect()它支持转换为很多数据结构，如果声明时不显式声明其类型程序就会报错，这里就指明了类型是HashMap<_, _>，<>中的两个数据类型编译器可以根据代码（也就是找两个的Vector的数据类型）来推断，所以这里可以写_占位符让它自行推断。

8.5.4. HashMap和所有权

对于实现了Copy trait的数据类型（例如i32在内的绝大多数简单数据类型），值会被复制到HashMap中，原先的变量仍然可用。对于没有实现的（例如String），所有权会被交给HashMap。

如果将值的引用插入到HashMap，值本身就不会移动。在HashMap的有效期间，被引用的值必须保持有效。

8.5.5. 访问HashMap中的值

访问值可以使用get方法。get方法的参数是HashMap的键，返回值是Option<&V>这个枚举。看个例子：

use std::collections::HashMap;  fn main() {  let mut scores = HashMap::new();  scores.insert(String::from("dev1ce"), 0);  scores.insert(String::from("Zywoo"), 100);let player_name = String::from("dev1ce");  let score = scores.get(&player_name);  match score {  Some(score) => println!("{}", score),  None => println!("Player not found"),  };  
}

首先创建了一个空的HashMap叫做scores，然后又通过insert方法往里面添加了两个键值对(“dev1ce”, 0)和(“Zywoo”, 100)，键类型是String，值类型是i32。
然后又声明了名为player_name的String变量，其值为"dev1ce"。
接着就通过HashMap上的get方法在scores找player_name（&表示引用）这个键所对应的值，但是get方法返回的是Option枚举，所以这里先把这个Option枚举值赋给score后面再来解包。
最后使用了match表达式来处理score，如果找到了对应的值，score这个枚举类型就会是变体Some，把Some所关联的值绑定在score上，然后再打印出来。如果找不到，score这个枚举类型就会是变体None，这个时候就会打印"Player not found"。

输出：

8.5.6. 遍历HashMap

遍历HashMap一般使用for循环。如下例：

use std::collections::HashMap;  fn main() {  let mut scores = HashMap::new();  scores.insert(String::from("dev1ce"), 0);  scores.insert(String::from("Zywoo"), 100);  for (k, v) in &scores {  println!("{}: {}", k, v);  }  
}