Go语言实现双向映射(BidiMap)

聖光之護

发布时间：2025-09-30 18:22:33

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go语言实现双向映射(bidimap)

本文介绍如何在Go语言中实现双向映射（BidiMap）数据结构。Go语言标准库中并没有直接提供双向映射，但我们可以通过组合两个map来实现。本文将详细讲解实现思路，并提供一个基于interface{}的通用双向映射实现示例，同时讨论使用时的注意事项。

双向映射的原理

双向映射（BidiMap）是一种特殊的映射关系，它允许我们通过键（key）查找值（value），也可以通过值（value）查找键（key）。简单来说，它维护了 key -> value 和 value -> key 两组映射关系，并且保证这两组映射关系始终保持同步。

在Go语言中，由于标准库没有直接提供 BidiMap，我们可以通过组合两个 map 来实现。一个 map 存储 key -> value 的映射，另一个 map 存储 value -> key 的映射。关键在于，我们需要确保这两个 map 在任何时候都保持同步，即当一个映射关系被添加、删除或修改时，另一个映射关系也需要进行相应的更新。

通用双向映射的实现

下面是一个使用 interface{} 实现的通用双向映射示例：

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package main

import "fmt"

type BidirMap struct {
    left  map[interface{}]interface{}
    right map[interface{}]interface{}
}

func NewBidirMap() *BidirMap {
    return &BidirMap{
        left:  make(map[interface{}]interface{}),
        right: make(map[interface{}]interface{}),
    }
}

func (m *BidirMap) Insert(key, val interface{}) {
    // 删除已存在的 key 或 val，保持映射唯一
    if _, inleft := m.left[key]; inleft {
        delete(m.right, m.left[key])
    }
    if _, inright := m.right[val]; inright {
        delete(m.left, m.right[val])
    }

    m.left[key] = val
    m.right[val] = key
}

func (m *BidirMap) GetByKey(key interface{}) (interface{}, bool) {
    val, ok := m.left[key]
    return val, ok
}

func (m *BidirMap) GetByValue(val interface{}) (interface{}, bool) {
    key, ok := m.right[val]
    return key, ok
}

func (m *BidirMap) DeleteByKey(key interface{}) {
    if val, ok := m.left[key]; ok {
        delete(m.right, val)
        delete(m.left, key)
    }
}

func (m *BidirMap) DeleteByValue(val interface{}) {
    if key, ok := m.right[val]; ok {
        delete(m.left, key)
        delete(m.right, val)
    }
}

func (m *BidirMap) Len() int {
    return len(m.left)
}

func main() {
    bm := NewBidirMap()
    bm.Insert("apple", 1)
    bm.Insert("banana", 2)
    bm.Insert("cherry", 3)

    fmt.Println("Key: apple, Value:", bm.GetByKey("apple"))
    fmt.Println("Value: 2, Key:", bm.GetByValue(2))

    bm.DeleteByKey("banana")
    fmt.Println("After deleting banana, length:", bm.Len())

    val, ok := bm.GetByKey("banana")
    fmt.Println("Key: banana, Value:", val, "Present:", ok)
}

代码解释：

BidirMap 结构体包含两个 map：left (key -> value) 和 right (value -> key)。
Insert 方法用于插入新的键值对。它会先检查是否已存在相同的 key 或 value，如果存在则删除旧的映射关系，以保证映射的唯一性。
GetByKey 和 GetByValue 方法分别用于通过 key 查找 value 和通过 value 查找 key。
DeleteByKey 和 DeleteByValue 方法分别用于通过 key 或 value 删除映射关系。
Len 方法返回 BidiMap 中键值对的数量。
NewBidirMap 方法返回一个新的BidirMap实例

使用注意事项

类型安全： 由于使用了 interface{}，该实现是通用的，可以存储任何类型的键和值。但是，在使用时需要进行类型断言，以确保类型安全。例如，如果知道 key 是 string 类型，value 是 int 类型，则可以使用 value, ok := bm.GetByKey("apple").(int) 进行类型断言。如果类型断言失败，程序会 panic。
性能： 使用 interface{} 会引入一些性能开销，因为涉及到类型断言和装箱/拆箱操作。如果对性能有较高要求，可以考虑使用具体类型来实现 BidiMap，避免使用 interface{}。
键和值的唯一性： BidiMap 要求键和值都是唯一的。如果插入重复的键或值，旧的映射关系会被覆盖。上面的 Insert 方法已经处理了这种情况。
并发安全： 上述实现不是并发安全的。如果需要在并发环境中使用，需要添加锁机制来保护 left 和 right 这两个 map。