7-鍵值-圖-字典 · Elixir 程序設計

7-鍵值列表-圖-字典 ================ [鍵值列表](#71) [圖](#72-%E5%9B%BEmaps) [字典](#73-%E5%AD%97%E5%85%B8dicts) 到目前還沒有講到任何關聯性數據結構，即那種可以將一個或幾個值關聯到一個key上。不同語言有不同的叫法，如字典，哈希，關聯數組，圖，等等。 Elixir中有兩種主要的關聯性結構：鍵值列表（keyword list）和圖（map）。 ## 7.1-鍵值列表在很多函數式語言中，常用二元元組的列表來表示關聯性數據結構。在Elixir中也是這樣。當我們有了一個元組（不一定僅有兩個元素的元組）的列表，并且每個元組的第一個元素是個 **原子**，那就稱之為鍵值列表： ```elixir iex> list = [{:a, 1}, {:b, 2}] [a: 1, b: 2] iex> list == [a: 1, b: 2] true iex> list[:a] 1 ``` >當原子key和關聯的值之間沒有逗號分隔時，可以把原子的冒號拿到字母的后面。這時，原子與后面的數值之間要有一個空格。如你所見，Elixir使用比較特殊的語法來定義這樣的列表，但實際上它們會映射到一個元組列表。因為它們是簡單的列表而已，所有針對列表的操作，鍵值列表也可以用。比如，可以用```++```運算符為列表添加元素： ```elixir iex> list ++ [c: 3] [a: 1, b: 2, c: 3] iex> [a: 0] ++ list [a: 0, a: 1, b: 2] ``` 上面例子中重復出現了```:a```這個key，這是允許的。以這個key取值時，取回來的是第一個找到的（因為有序）： ```elixir iex> new_list = [a: 0] ++ list [a: 0, a: 1, b: 2] iex> new_list[:a] 0 ``` 鍵值列表十分重要，它有兩大特點： - 有序 - key可以重復（！仔細看上面兩個示例）例如，[Ecto庫](https://github.com/elixir-lang/ecto)使用這兩個特點寫出了精巧的DSL（用來寫數據庫query）： ```elixir query = from w in Weather, where: w.prcp > 0, where: w.temp < 20, select: w ``` 這些特性使得鍵值列表成了Elixir中為函數提供額外選項的默認手段。在第5章我們討論了```if/2```宏，提到了下方的語法： ```elixir iex> if false, do: :this, else: :that :that ``` do: <block>和else: <block> 就是鍵值列表！事實上代碼等同于： ```elixir iex> if(false, [do: :this, else: :that]) :that ``` 當鍵值列表是函數最后一個參數時，方括號就成了可選的。為了操作關鍵字列表，Elixir提供了 [鍵值（keyword）模塊](http://elixir-lang.org/docs/stable/elixir/Keyword.html)。記住，鍵值列表就是簡單的列表，和列表一樣提供了線性的性能。列表越長，獲取長度或找到一個鍵值的速度越慢。因此，關鍵字列表在Elixir中一般就作為函數調用的可選項。如果你要存儲大量數據，并且保證一個鍵只對應最多一個值，那就使用圖。對鍵值列表做模式匹配： ```elixir 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] ``` 盡管如此，對列表使用模式匹配很少用到。因為不但要元素個數相等，順序還要匹配。 ## 7.2-圖（maps）無論何時想用鍵-值結構，圖都應該是你的第一選擇。Elixir中，用```%{}```定義圖： ```elixir iex> map = %{:a => 1, 2 => :b} %{2 => :b, :a => 1} iex> map[:a] 1 iex> map[2] :b ``` 和鍵值列表對比，圖有兩主要區別： - 圖允許任何類型值作為鍵 - 圖的鍵沒有順序如果你向圖添加一個已有的鍵，將會覆蓋之前的鍵-值對： ```elixir iex> %{1 => 1, 1 => 2} %{1 => 2} ``` 如果圖中的鍵都是原子，那么你也可以用鍵值列表中的一些語法： ```elixir iex> map = %{a: 1, b: 2} %{a: 1, b: 2} ``` 對比鍵值列表，圖的模式匹配很是有用： ```elixir 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，圖A與另一個圖B做匹配。圖B中只要包含有圖A的鍵，那么兩個圖就能匹配上。若圖A是個空的，那么任意圖B都能匹配上。但是如果圖B里不包含圖A的鍵，那就匹配失敗了。圖還有個有趣的功能：它提供了特殊的語法來修改和訪問原子鍵： ```elixir 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 ``` 使用上面兩種語法要求的前提是所給的鍵是切實存在的。最后一條語句錯誤的原因就是鍵```:c```不存在。未來幾章中我們還將討論結構體（structs）。結構體提供了編譯時的保證，它是Elixir多態的基礎。結構體是基于圖的，上面例子提到的修改鍵值的前提就變得十分重要。 [圖模塊](http://elixir-lang.org/docs/stable/elixir/Map.html)提供了許多關于圖的操作。它提供了與鍵值列表許多相似的API，因為這兩個數據結構都實現了字典的行為。 >圖是最近連同[EEP 43](http://www.erlang.org/eeps/eep-0043.html)被引入Erlang虛擬機的。 Erlang 17提供了EEP的部分實現，只支持_一小部分_圖功能。這意味著圖僅在存儲不多的鍵時，圖的性能還行。為了解決這個問題，Elixir還提供了 [HashDict模塊](http://elixir-lang.org/docs/stable/elixir/HashDict.html)。該模塊提供了一個字典來支持大量的鍵，并且性能不錯。 ## 7.3-字典（Dicts） Elixir中，鍵值列表和圖都被稱作字典。換句話說，一個字典就像一個接口（在Elixir中稱之為行為behaviour）。鍵值列表和圖模塊實現了該接口。這個接口定義于[Dict模塊](http://elixir-lang.org/docs/stable/elixir/Dict.html)，該模塊還提供了底層實現的一個API： ```elixir iex> keyword = [] [] iex> map = %{} %{} iex> Dict.put(keyword, :a, 1) [a: 1] iex> Dict.put(map, :a, 1) %{a: 1} ``` 字典模塊允許開發者實現自己的字典形式，提供一些特殊的功能。字典模塊還提供了所有字典類型都可以使用的函數。如，```Dicr.equal?/2```可以比較兩個字典類型（可以是不同的實現）。你會疑惑些程序時用keyword，Map還是Dict模塊呢？答案是：看情況。如果你的代碼期望接受一個關鍵字作為參數，那么使用簡直列表模塊。如果你想操作一個圖，那就使用圖模塊。如果你想你的API對所有字典類型的實現都有用，那就使用字典模塊（確保以不同的實現作為參數測試一下）。