7-键值列表-图-字典

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小牛编辑

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2023-12-01

键值列表
 图
 字典

到目前还没有讲到任何关联性数据结构，即那种可以将一个或几个值关联到一个key上。
不同语言有不同的叫法，如字典，哈希，关联数组，图，等等。

Elixir中有两种主要的关联性结构：键值列表（keyword list）和图（map）。

7.1-键值列表

在很多函数式语言中，常用二元元组的列表来表示关联性数据结构。在Elixir中也是这样。
当我们有了一个元组（不一定仅有两个元素的元组）的列表，并且每个元组的第一个元素是个原子，
那就称之为键值列表：

iex> list = [{:a, 1}, {:b, 2}]
[a: 1, b: 2]
iex> list == [a: 1, b: 2]
true
iex> list[:a]
1

当原子key和关联的值之间没有逗号分隔时，可以把原子的冒号拿到字母的后面。这时，原子与后面的数值之间要有一个空格。

如你所见，Elixir使用比较特殊的语法来定义这样的列表，但实际上它们会映射到一个元组列表。
因为它们是简单的列表而已，所有针对列表的操作，键值列表也可以用。

比如，可以用++运算符为列表添加元素：

iex> list ++ [c: 3]
[a: 1, b: 2, c: 3]
iex> [a: 0] ++ list
[a: 0, a: 1, b: 2]

上面例子中重复出现了:a这个key，这是允许的。
以这个key取值时，取回来的是第一个找到的（因为有序）：

iex> new_list = [a: 0] ++ list
[a: 0, a: 1, b: 2]
iex> new_list[:a]
0

键值列表十分重要，它有两大特点：

有序
key可以重复（！仔细看上面两个示例）

例如，Ecto库使用这两个特点
写出了精巧的DSL（用来写数据库query）：

query = from w in Weather,
          where: w.prcp > 0,
          where: w.temp < 20,
        select: w

这些特性使得键值列表成了Elixir中为函数提供额外选项的默认手段。
在第5章我们讨论了if/2宏，提到了下方的语法：

iex> if false, do: :this, else: :that
:that

do: 和else: 就是键值列表！事实上代码等同于：

iex> if(false, [do: :this, else: :that])
:that

当键值列表是函数最后一个参数时，方括号就成了可选的。

为了操作关键字列表，Elixir提供了
键值（keyword）模块。
记住，键值列表就是简单的列表，和列表一样提供了线性的性能。
列表越长，获取长度或找到一个键值的速度越慢。
因此，关键字列表在Elixir中一般就作为函数调用的可选项。
如果你要存储大量数据，并且保证一个键只对应最多一个值，那就使用图。

对键值列表做模式匹配：

iex> [a: a] = [a: 1]
[a: 1]
iex> a
1
iex> [a: a] = [a: 1, b: 2]
** (MatchError) no match of right hand side value: [a: 1, b: 2]
iex> [b: b, a: a] = [a: 1, b: 2]
** (MatchError) no match of right hand side value: [a: 1, b: 2]

尽管如此，对列表使用模式匹配很少用到。因为不但要元素个数相等，顺序还要匹配。

7.2-图（maps）

无论何时想用键-值结构，图都应该是你的第一选择。Elixir中，用%{}定义图：

iex> map = %{:a => 1, 2 => :b}
%{2 => :b, :a => 1}
iex> map[:a]
1
iex> map[2]
:b

和键值列表对比，图有两主要区别：

图允许任何类型值作为键
图的键没有顺序

如果你向图添加一个已有的键，将会覆盖之前的键-值对：

iex> %{1 => 1, 1 => 2}
%{1 => 2}

如果图中的键都是原子，那么你也可以用键值列表中的一些语法：

iex> map = %{a: 1, b: 2}
%{a: 1, b: 2}

对比键值列表，图的模式匹配很是有用：

iex> %{} = %{:a => 1, 2 => :b}
%{:a => 1, 2 => :b}
iex> %{:a => a} = %{:a => 1, 2 => :b}
%{:a => 1, 2 => :b}
iex> a
1
iex> %{:c => c} = %{:a => 1, 2 => :b}
** (MatchError) no match of right hand side value: %{2 => :b, :a => 1}

如上所示，图A与另一个图B做匹配。
图B中只要包含有图A的键，那么两个图就能匹配上。若图A是个空的，那么任意图B都能匹配上。
但是如果图B里不包含图A的键，那就匹配失败了。

图还有个有趣的功能：它提供了特殊的语法来修改和访问原子键：

iex> map = %{:a => 1, 2 => :b}
%{:a => 1, 2 => :b}
iex> map.a
1
iex> %{map | :a => 2}
%{:a => 2, 2 => :b}
iex> %{map | :c => 3}
** (ArgumentError) argument error

使用上面两种语法要求的前提是所给的键是切实存在的。最后一条语句错误的原因就是键:c不存在。

未来几章中我们还将讨论结构体（structs）。结构体提供了编译时的保证，它是Elixir多态的基础。
结构体是基于图的，上面例子提到的修改键值的前提就变得十分重要。

图模块提供了许多关于图的操作。
它提供了与键值列表许多相似的API，因为这两个数据结构都实现了字典的行为。

图是最近连同EEP 43被引入Erlang虚拟机的。
Erlang 17提供了EEP的部分实现，只支持一小部分图功能。
这意味着图仅在存储不多的键时，图的性能还行。
为了解决这个问题，Elixir还提供了
HashDict模块。
该模块提供了一个字典来支持大量的键，并且性能不错。

7.3-字典（Dicts）

Elixir中，键值列表和图都被称作字典。
换句话说，一个字典就像一个接口（在Elixir中称之为行为behaviour）。
键值列表和图模块实现了该接口。

这个接口定义于Dict模块，
该模块还提供了底层实现的一个API：

iex> keyword = []
[]
iex> map = %{}
%{}
iex> Dict.put(keyword, :a, 1)
[a: 1]
iex> Dict.put(map, :a, 1)
%{a: 1}

字典模块允许开发者实现自己的字典形式，提供一些特殊的功能。
字典模块还提供了所有字典类型都可以使用的函数。
如，Dicr.equal?/2可以比较两个字典类型（可以是不同的实现）。

你会疑惑些程序时用keyword，Map还是Dict模块呢？答案是：看情况。

如果你的代码期望接受一个关键字作为参数，那么使用简直列表模块。
如果你想操作一个图，那就使用图模块。
如果你想你的API对所有字典类型的实现都有用，
那就使用字典模块（确保以不同的实现作为参数测试一下）。