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数据结构和算法(Golang实现)(16)常见数据结构-字典

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了数据结构和算法(Golang实现)(16)常见数据结构-字典，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含5732字，纯文字阅读大概需要9分钟。

内容图文

字典

我们翻阅书籍时，很多时候都要查找目录，然后定位到我们要的页数，比如我们查找某个英文单词时，会从英语字典里查看单词表目录，然后定位到词的那一页。

计算机中，也有这种需求。

一、字典

字典是存储键值对的数据结构，把一个键和一个值映射起来，一一映射，键不能重复。在某些教程中，这种结构可能称为符号表，关联数组或映射。我们暂且称它为字典，较好理解。

如：

        键=>值

"cat"=>2
"dog"=>1
"hen"=>3

我们拿出键cat的值，就是2了。

Golang提供了这一数据结构：map，并且要求键的数据类型必须是可比较的，因为如果不可比较，就无法知道键是存在还是不存在。

Golang字典的一般的操作如下：

        
package main

import "fmt"

func main() {
    // 新建一个容量为4的字典 map
    m := make(map[string]int64, 4)

    // 放三个键值对
    m["dog"] = 1
    m["cat"] = 2
    m["hen"] = 3

    fmt.Println(m)

    // 查找 hen
    which := "hen"
    v, ok := m[which]
    if ok {
        // 找到了
        fmt.Println("find:", which, "value:", v)
    } else {
        // 找不到
        fmt.Println("not find:", which)
    }

    // 查找 ccc
    which = "ccc"
    v, ok = m[which]
    if ok {
        // 找到了
        fmt.Println("find:", which, "value:", v)
    } else {
        // 找不到
        fmt.Println("not find:", which)
    }
}

字典的实现有两种方式：哈希表HashTable和红黑树RBTree。Golang语言中字典map的实现由哈希表实现，具体可参考标准库runtime下的map.go文件。

我们会在《查找算法》章节：散列查找和红黑树中，具体分析字典的两种实现方式。

二、实现不可重复集合 Set

一般很多编程语言库，会把不可重复集合（Collection）命名为Set，这个Set中文直译为集合，在某些上下文条件下，我们大脑要自动过滤，集合这词指的是不可重复集合还是指统称的集合，在这里都可以看到中文博大精深。

不可重复集合Set存放数据，特点就是没有数据会重复，会去重。你放一个数据进去，再放一个数据进去，如果两个数据一样，那么只会保存一份数据。

集合Set可以没有顺序关系，也可以按值排序，算一种特殊的列表。

因为我们知道字典的键是不重复的，所以只要我们不考虑字典的值，就可以实现集合，我们来实现存整数的集合Set：

        // 集合结构体
type Set struct {
    m            map[int]struct{} // 用字典来实现，因为字段键不能重复
    len          int          // 集合的大小
    sync.RWMutex              // 锁，实现并发安全
}

2.1.初始化一个集合

        // 新建一个空集合
func NewSet(cap int64) *Set {
    temp := make(map[int]struct{}, cap)
    return &Set{
        m: temp,
    }
}

使用一个容量为cap的map来实现不可重复集合。map的值我们不使用，所以值定义为空结构体struct{}，因为空结构体不占用内存空间。如：

        package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main()
    // 为什么使用空结构体
    a := struct{}{}
    b := struct{}{}
    if a == b {
        fmt.Printf("right:%p\n", &a)
    }

    fmt.Println(unsafe.Sizeof(a))
}

会打印出：

        right:0x1198a98
0

空结构体的内存地址都一样，并且不占用内存空间。

2.2.添加一个元素

        // 增加一个元素
func (s *Set) Add(item int) {
    s.Lock()
    defer s.Unlock()
    s.m[item] = struct{}{} // 实际往字典添加这个键
    s.len = len(s.m)       // 重新计算元素数量
}

首先，加并发锁，实现线程安全，然后往结构体s *Set里面的内置map添加该元素：item，元素作为字典的键，会自动去重。同时，集合大小重新生成。

时间复杂度等于字典设置键值对的复杂度，哈希不冲突的时间复杂度为：O(1)，否则为O(n)，可看哈希表实现一章。

2.3.删除一个元素

        // 移除一个元素
func (s *Set) Remove(item int) {
    s.Lock()
    s.Unlock()

    // 集合没元素直接返回
    if s.len == 0 {
        return
    }

    delete(s.m, item) // 实际从字典删除这个键
    s.len = len(s.m)  // 重新计算元素数量
}

同理，先加并发锁，然后删除map里面的键：item。时间复杂度等于字典删除键值对的复杂度，哈希不冲突的时间复杂度为：O(1)，否则为O(n)，可看哈希表实现一章。

2.3.查看元素是否在集合中

        // 查看是否存在元素
func (s *Set) Has(item int) bool {
    s.RLock()
    defer s.RUnlock()
    _, ok := s.m[item]
    return ok
}

时间复杂度等于字典获取键值对的复杂度，哈希不冲突的时间复杂度为：O(1)，否则为O(n)，可看哈希表实现一章。

2.4.查看集合大小

        // 查看集合大小
func (s *Set) Len() int {
    return s.len
}

时间复杂度：O(1)。

2.5.查看集合是否为空

        // 集合是够为空
func (s *Set) IsEmpty() bool {
    if s.Len() == 0 {
        return true
    }
    return false
}

时间复杂度：O(1)。

2.6.清除集合所有元素

        // 清除集合所有元素
func (s *Set) Clear() {
    s.Lock()
    defer s.Unlock()
    s.m = map[int]struct{}{} // 字典重新赋值
    s.len = 0                // 大小归零
}

将原先的map释放掉，并且重新赋一个空的map。

时间复杂度：O(1)。

2.7.将集合转化为列表

        func (s *Set) List() []int {
    s.RLock()
    defer s.RUnlock()
    list := make([]int, 0, s.len)
    for item := range s.m {
        list = append(list, item)
    }
    return list
}

时间复杂度：O(n)。

2.8.完整例子

        package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "unsafe"
)

// 集合结构体
type Set struct {
    m            map[int]struct{} // 用字典来实现，因为字段键不能重复
    len          int              // 集合的大小
    sync.RWMutex                  // 锁，实现并发安全
}

// 新建一个空集合
func NewSet(cap int64) *Set {
    temp := make(map[int]struct{}, cap)
    return &Set{
        m: temp,
    }
}

// 增加一个元素
func (s *Set) Add(item int) {
    s.Lock()
    defer s.Unlock()
    s.m[item] = struct{}{} // 实际往字典添加这个键
    s.len = len(s.m)       // 重新计算元素数量
}

// 移除一个元素
func (s *Set) Remove(item int) {
    s.Lock()
    s.Unlock()

    // 集合没元素直接返回
    if s.len == 0 {
        return
    }

    delete(s.m, item) // 实际从字典删除这个键
    s.len = len(s.m)  // 重新计算元素数量
}

// 查看是否存在元素
func (s *Set) Has(item int) bool {
    s.RLock()
    defer s.RUnlock()
    _, ok := s.m[item]
    return ok
}

// 查看集合大小
func (s *Set) Len() int {
    return s.len
}

// 清除集合所有元素
func (s *Set) Clear() {
    s.Lock()
    defer s.Unlock()
    s.m = map[int]struct{}{} // 字典重新赋值
    s.len = 0                // 大小归零
}

// 集合是够为空
func (s *Set) IsEmpty() bool {
    if s.Len() == 0 {
        return true
    }
    return false
}

// 将集合转化为列表
func (s *Set) List() []int {
    s.RLock()
    defer s.RUnlock()
    list := make([]int, 0, s.len)
    for item := range s.m {
        list = append(list, item)
    }
    return list
}

// 为什么使用空结构体
func other() {
    a := struct{}{}
    b := struct{}{}
    if a == b {
        fmt.Printf("right:%p\n", &a)
    }

    fmt.Println(unsafe.Sizeof(a))
}

func main() {
    //other()

    // 初始化一个容量为5的不可重复集合
    s := NewSet(5)

    s.Add(1)
    s.Add(1)
    s.Add(2)
    fmt.Println("list of all items", s.List())

    s.Clear()
    if s.IsEmpty() {
        fmt.Println("empty")
    }

    s.Add(1)
    s.Add(2)
    s.Add(3)

    if s.Has(2) {
        fmt.Println("2 does exist")
    }

    s.Remove(2)
    s.Remove(3)
    fmt.Println("list of all items", s.List())
}

打印出:

        list of all items [1 2]
empty
2 does exist
list of all items [1]

系列文章入口

我是陈星星，欢迎阅读我亲自写的 数据结构和算法(Golang实现)，文章首发于 阅读更友好的GitBook。

原文：https://www.cnblogs.com/nima/p/12724840.html

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的数据结构和算法(Golang实现)(16)常见数据结构-字典全部内容，希望文章能够帮你解决数据结构和算法(Golang实现)(16)常见数据结构-字典所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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来源：【匿名】