7-键值列表-图-字典

键值列表

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:

  1. iex> list =[{:a,1},{:b,2}]
  2. [a:1, b:2]
  3. iex> list ==[a:1, b:2]
  4. true
  5. iex> list[:a]
  6. 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:

  1. iex> list ++[c:3]
  2. [a:1, b:2, c:3]
  3. iex>[a:0]++ list
  4. [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):

  1. iex> new_list =[a:0]++ list
  2. [a:0, a:1, b:2]
  3. iex> new_list[:a]
  4. 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):

  1. query =from w inWeather,
  2. where: w.prcp >0,
  3. where: w.temp <20,
  4. 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:

  1. iex>iffalse,do::this,else::that
  2. :that

do: 和else: 就是键值列表!事实上代码等同于:

  1. iex>if(false,[do::this,else::that])
  2. :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:

  1. iex>[a: a]=[a:1]
  2. [a:1]
  3. iex> a
  4. 1
  5. iex>[a: a]=[a:1, b:2]
  6. **(MatchError)no match of right hand side value:[a:1, b:2]
  7. iex>[b: b, a: a]=[a:1, b:2]
  8. **(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:

  1. iex> map =%{:a =>1,2=>:b}
  2. %{2=>:b,:a =>1}
  3. iex> map[:a]
  4. 1
  5. iex> map[2]
  6. :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:

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

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

对比键值列表,图的模式匹配很是有用:

  1. iex>%{}=%{:a =>1,2=>:b}
  2. %{:a =>1,2=>:b}
  3. iex>%{:a => a}=%{:a =>1,2=>:b}
  4. %{:a =>1,2=>:b}
  5. iex> a
  6. 1
  7. iex>%{:c => c}=%{:a =>1,2=>:b}
  8. **(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:

  1. iex> map =%{:a =>1,2=>:b}
  2. %{:a =>1,2=>:b}
  3. iex> map.a
  4. 1
  5. iex>%{map |:a =>2}
  6. %{:a =>2,2=>:b}
  7. iex>%{map |:c =>3}
  8. **(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:

  1. iex> keyword =[]
  2. []
  3. iex> map =%{}
  4. %{}
  5. iex>Dict.put(keyword,:a,1)
  6. [a:1]
  7. iex>Dict.put(map,:a,1)
  8. %{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)。