Rust - 集合

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Rust 的标准集合库提供了对最常见通用编程数据结构的高效实现。本章讨论常用集合的实现——向量 (Vector)、哈希映射 (HashMap) 和哈希集合 (HashSet)。

向量 (Vector)

向量是一个可调整大小的数组。它将值存储在连续的内存块中。预定义结构 Vec 可用于创建向量。向量的某些重要特性包括：

• 向量可以在运行时增长或缩小。

• 向量是同构集合。

• 向量按特定顺序将数据存储为元素序列。向量中的每个元素都分配了一个唯一的索引号。索引从 0 开始，一直到 n-1，其中 n 是集合的大小。例如，在包含 5 个元素的集合中，第一个元素的索引为 0，最后一个元素的索引为 4。

• 向量只会在末尾（或附近）追加值。换句话说，向量可以用来实现栈。

• 向量的内存分配在堆上。

语法 - 创建向量

let mut instance_name = Vec::new();

Vec 结构的静态方法 new() 用于创建向量实例。

或者，也可以使用 vec! 宏创建向量。语法如下：

let vector_name = vec![val1,val2,val3]

下表列出了 Vec 结构的一些常用函数。

示例：使用 new() 创建向量

要创建向量，我们使用静态方法 new：

fn main() {
   let mut v = Vec::new();
   v.push(20);
   v.push(30);
   v.push(40);

   println!("size of vector is :{}",v.len());
   println!("{:?}",v);
}

上面的例子使用在 Vec 结构中定义的静态方法 new() 创建了一个向量。push(val) 函数将作为参数传递的值追加到集合中。len() 函数返回向量的长度。

输出

size of vector is :3
[20, 30, 40]

示例：使用 vec! 宏创建向量

以下代码使用 vec! 宏创建了一个向量。向量的类型由赋给它的第一个值推断得出。

fn main() {
   let v = vec![1,2,3];
   println!("{:?}",v);
}

输出

[1, 2, 3]

如前所述，向量只能包含相同数据类型的多个值。以下代码片段将引发 error[E0308]: 类型不匹配 错误。

fn main() {
   let v = vec![1,2,3,"hello"];
   println!("{:?}",v);
}

示例：push()

将元素追加到集合的末尾。

fn main() {
   let mut v = Vec::new();
   v.push(20);
   v.push(30);
   v.push(40);
   
   println!("{:?}",v);
}

输出

[20, 30, 40]

示例：remove()

移除并返回向量中索引位置处的元素，并将之后的所有元素向左移动。

fn main() {
   let mut v = vec![10,20,30];
   v.remove(1);
   println!("{:?}",v);
}

输出

[10, 30]

示例 - contains()

如果切片包含具有给定值的元素，则返回 true：

fn main() {
   let v = vec![10,20,30];
   if v.contains(&10) {
      println!("found 10");
   }
   println!("{:?}",v);
}

输出

found 10
[10, 20, 30]

示例：len()

返回向量中的元素数量，也称为其“长度”。

fn main() {
   let v = vec![1,2,3];
   println!("size of vector is :{}",v.len());
}

输出

size of vector is :3

从向量中访问值

可以使用相应的索引号访问向量中的各个元素。以下示例创建了一个向量并打印第一个元素的值。

fn main() {
   let mut v = Vec::new();
   v.push(20);
   v.push(30);

   println!("{:?}",v[0]);
}
Output: `20`

也可以使用对集合的引用来获取向量中的值。

fn main() {
   let mut v = Vec::new();
   v.push(20);
   v.push(30);
   v.push(40);
   v.push(500);

   for i in &v {
      println!("{}",i);
   }
   println!("{:?}",v);
}

输出

20
30
40
500
[20, 30, 40, 500]

哈希映射 (HashMap)

映射是键值对（称为条目）的集合。映射中不能有两个条目具有相同的键。简而言之，映射是一个查找表。HashMap 将键和值存储在哈希表中。条目以任意顺序存储。键用于在 HashMap 中搜索值。HashMap 结构在 std::collections 模块中定义。应显式导入此模块以访问 HashMap 结构。

语法：创建 HashMap

let mut instance_name = HashMap::new();

HashMap 结构的静态方法 new() 用于创建 HashMap 对象。此方法创建一个空的 HashMap。

下面讨论 HashMap 的常用函数：

示例：insert()

将键值对插入到 HashMap 中。

use std::collections::HashMap;
fn main(){
   let mut stateCodes = HashMap::new();
   stateCodes.insert("KL","Kerala");
   stateCodes.insert("MH","Maharashtra");
   println!("{:?}",stateCodes);
}

上面的程序创建了一个 HashMap 并用 2 个键值对对其进行初始化。

输出

{"KL": "Kerala", "MH": "Maharashtra"}

示例：len()

返回映射中的元素数量

use std::collections::HashMap;
fn main() {
   let mut stateCodes = HashMap::new();
   stateCodes.insert("KL","Kerala");
   stateCodes.insert("MH","Maharashtra");
   println!("size of map is {}",stateCodes.len());
}

上面的示例创建了一个 HashMap 并打印其中的元素总数。

输出

size of map is 2

示例 - get()

返回对应于键的值的引用。以下示例检索 HashMap 中键 KL 的值。

use std::collections::HashMap;
fn main() {
   let mut stateCodes = HashMap::new();
   stateCodes.insert("KL","Kerala");
   stateCodes.insert("MH","Maharashtra");
   println!("size of map is {}",stateCodes.len());
   println!("{:?}",stateCodes);

   match stateCodes.get(&"KL") {
      Some(value)=> {
         println!("Value for key KL is {}",value);
      }
      None => {
         println!("nothing found");
      }
   }
}

输出

size of map is 2
{"KL": "Kerala", "MH": "Maharashtra"}
Value for key KL is Kerala

示例 - iter()

返回一个迭代器，其中包含对所有键值对的引用，顺序任意。

use std::collections::HashMap;
fn main() {
   let mut stateCodes = HashMap::new();
   stateCodes.insert("KL","Kerala");
   stateCodes.insert("MH","Maharashtra");

   for (key, val) in stateCodes.iter() {
      println!("key: {} val: {}", key, val);
   }
}

输出

key: MH val: Maharashtra
key: KL val: Kerala

示例：contains_key()

如果映射包含指定键的值，则返回 true。

use std::collections::HashMap;
fn main() {
   let mut stateCodes = HashMap::new();
   stateCodes.insert("KL","Kerala");
   stateCodes.insert("MH","Maharashtra");
   stateCodes.insert("GJ","Gujarat");

   if stateCodes.contains_key(&"GJ") {
      println!("found key");
   }
}

输出

found key

示例：remove()

从映射中移除一个键。

use std::collections::HashMap;
fn main() {
   let mut stateCodes = HashMap::new();
   stateCodes.insert("KL","Kerala");
   stateCodes.insert("MH","Maharashtra");
   stateCodes.insert("GJ","Gujarat");

   println!("length of the hashmap {}",stateCodes.len());
   stateCodes.remove(&"GJ");
   println!("length of the hashmap after remove() {}",stateCodes.len());
}

输出

length of the hashmap 3
length of the hashmap after remove() 2

哈希集合 (HashSet)

HashSet 是类型 T 的唯一值的集合。添加和删除值的速度很快，并且快速查询给定值是否在集合中。

语法：创建 HashSet

let mut hash_set_name = HashSet::new();

HashSet 结构的静态方法 new 用于创建 HashSet。此方法创建一个空的 HashSet。

下表列出了 HashSet 结构的一些常用方法。

示例 - insert()

向集合中添加值。HashSet 不会向集合中添加重复值。

use std::collections::HashSet;
fn main() {
   let mut names = HashSet::new();

   names.insert("Mohtashim");
   names.insert("Kannan");
   names.insert("TutorialsPoint");
   names.insert("Mohtashim");//duplicates not added

   println!("{:?}",names);
}

输出

{"TutorialsPoint", "Kannan", "Mohtashim"}

示例：len()

返回集合中的元素数量。

use std::collections::HashSet;
fn main() {
   let mut names = HashSet::new();
   names.insert("Mohtashim");
   names.insert("Kannan");
   names.insert("TutorialsPoint");
   println!("size of the set is {}",names.len());
}

输出

size of the set is 3

示例 - iter()

返回一个以任意顺序访问所有元素的迭代器。

use std::collections::HashSet;
fn main() {
   let mut names = HashSet::new();
   names.insert("Mohtashim");
   names.insert("Kannan");
   names.insert("TutorialsPoint");
   names.insert("Mohtashim");

   for name in names.iter() {
      println!("{}",name);
   }
}

输出

TutorialsPoint
Mohtashim
Kannan

示例：get()

返回集合中与给定值相等的任何值的引用。

use std::collections::HashSet;
fn main() {
   let mut names = HashSet::new();
   names.insert("Mohtashim");
   names.insert("Kannan");
   names.insert("TutorialsPoint");
   names.insert("Mohtashim");

   match names.get(&"Mohtashim"){
      Some(value)=>{
         println!("found {}",value);
      }
      None =>{
         println!("not found");
      }
   }
   println!("{:?}",names);
}

输出

found Mohtashim
{"Kannan", "Mohtashim", "TutorialsPoint"}

示例 - contains()

如果集合包含值，则返回 true。

use std::collections::HashSet;

fn main() {
   let mut names = HashSet::new();
   names.insert("Mohtashim");
   names.insert("Kannan");
   names.insert("TutorialsPoint");

   if names.contains(&"Kannan") {
      println!("found name");
   }  
}

输出

found name

示例：remove()

从集合中移除值。

use std::collections::HashSet;

fn main() {
   let mut names = HashSet::new();
   names.insert("Mohtashim");
   names.insert("Kannan");
   names.insert("TutorialsPoint");
   println!("length of the Hashset: {}",names.len());
   names.remove(&"Kannan");
   println!("length of the Hashset after remove() : {}",names.len());
}

输出

length of the Hashset: 3
length of the Hashset after remove() : 2