rust的vector和hashmap详解

发布时间：2024-03-04 04:41:42 来源：互联网

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动态数组Vector 在大多数语言中都会提供动态数组这样基础的数据结构。rust也不例外。动态数组允许我们存储多个值，这些值在内存中一个紧挨着另一个排列。动态数

动态数组Vector

在大多数语言中都会提供动态数组这样基础的数据结构。rust也不例外。动态数组允许我们存储多个值，这些值在内存中一个紧挨着另一个排列。动态数组中只能存储相同类型的元素。

创建动态数组

使用Vec::new()创建动态数组或者是使用宏vec![]创建数组。例如：

fn main() {
    let mut a = Vec::new();
    a.push(1);

    let b = vec![1];

    println!("a:{}", a[0]);
    println!("b:{}", b[0]);
}

rust的编译器非常智能，它通过a.push(1)推断出了a的类型是Vec<i32>，如果预先知道要存储的元素个数，可以使用 Vec::with_capacity(capacity) 创建动态数组，这样可以避免因为插入大量新数据导致频繁的内存分配和拷贝，提升性能。而通过宏vec![]创建动态数组可在创建同时给予初始化值。还有一点需要注意，上例中的a是可变变量，而b是不可变变量。因此无法使用b.push来追加元素。

向数组末尾追加元素

使用push方法可以向数组末尾增加元素。需要确保数组变量是可变变量。例如：

let mut a = Vec::new();
a.push(1);

从Vector中读取元素

读取指定位置的元素有两种方式可选：

通过下标索引访问，直接获取元素值
使用 get 方法，获取到Option<&T>

一个实际的例子如下所示：

#![allow(unused)]
fn main() {
let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

let third: &i32 = &v[2];
println!("第三个元素是 {}", third);

match v.get(2) {
        Some(third) => println!("第三个元素是 {third}"),
        None => println!("去你的第三个元素，根本没有！"),
    }
}

和其它语言一样，集合类型的索引下标都是从 0 开始，&v[2] 表示借用 v 中的第三个元素。如果存在下标越界的可能，那么建议使用get来获取元素，否则还是使用下标的方式会更好。

重提内存安全

让我们首先来回顾一下rust的所有权系统以及引用（借用）。

所有权系统

Rust 中的每一个值都有一个所有者（owner）。
值在任一时刻有且只有一个所有者。
当所有者（变量）离开作用域，这个值将被丢弃。

引用规则

同一作用域，一个变量只能有一个可变引用；
在同一作用域，一个变量可以有多个不可变引用，不允许同时存在可变引用和不可变引用。

现在，让我们直接看下面这段代码。

在这里插入图片描述

hashmap

rust标准库提供了hashmap，和其它语言的hashmap, map, object, dict等类似。

创建hashmap

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    // 创建一个HashMap，用于存储宝石种类和对应的数量
    let mut my_gems = HashMap::new();
}

HashMap 并没有包含在 Rust 的 prelude 中，因此需要使用use来引入hashmap。通过new来创建一个hashmap。也可以有其它的方式来创建hashmap。例如：

let target = [("A", 1), ("B", 2), ("C", 5), ("D", 8)];
let target = HashMap::from(target);
println!("{:?}", target);

新增键值对

使用insert方法即可新增键值对。例如:

// 将宝石类型和对应的数量写入表中
my_gems.insert("红宝石", 1);
my_gems.insert("蓝宝石", 2);
my_gems.insert("河边捡的误以为是宝石的破石头", 18);

需要注意的是 HashMap 也是内聚性的，即所有的 K 必须拥有同样的类型，V 也是如此。跟 Vec 一样，如果预先知道要存储的 KV 对个数，可以使用 HashMap::with_capacity(capacity) 创建指定大小的 HashMap，避免频繁的内存分配和拷贝，提升性能。

根据键查询值

可以通过get方法来根据键名查询值，不过get方法返回的是Option<&T>类型，需要使用unwrap来解析。例如：

println!("{:?}", my_gems.get("红宝石").unwrap());

同时在for循环中，可以更方便的遍历hashmap，例如：

for (k, v) in my_gems {
    println!("key is {k}, value is {v}");
}

更新hashmap中的值

fn main() {
    use std::collections::HashMap;

    let mut scores = HashMap::new();

    scores.insert("Blue", 10);

    // 覆盖已有的值
    let old = scores.insert("Blue", 20);
    assert_eq!(old, Some(10));

    // 查询新插入的值
    let new = scores.get("Blue");
    assert_eq!(new, Some(&20));

    // 查询Yellow对应的值，若不存在则插入新值
    let v = scores.entry("Yellow").or_insert(5);
    assert_eq!(*v, 5); // 不存在，插入5

    // 查询Yellow对应的值，若不存在则插入新值
    let v = scores.entry("Yellow").or_insert(50);
    assert_eq!(*v, 5); // 已经存在，因此50没有插入
}

hashmap提供了两个方法，其中insert方法在没有键值对的情况会进行插入，有键值对的情况下进行覆盖；而or_insert方法在没有键值对的情况下进行插入，有键值对的情况下不插入。