在 Go 语言中，有时我们需要一种数据结构，能够同时根据键查找值，以及根据值查找键，这就是双向映射（BidiMap）的概念。标准库并没有直接提供这样的数据结构，但我们可以通过组合两个 map 来轻松实现。
双向映射的实现
双向映射的核心思想是维护两个 map，一个从键到值的映射（left），另一个从值到键的映射（right）。这两个 map 需要保持同步，即当在一个 map 中插入或删除元素时，需要在另一个 map 中进行相应的操作。
以下是一个简单的 BidirMap 实现示例：
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{}) {
// 检查并删除已存在的 key 或 val
if _, inleft := m.left[key]; inleft {
delete(m.left, key)
}
if _, inright := m.right[val]; inright {
delete(m.right, val)
}
m.left[key] = val
m.right[val] = key
}
func (m *BidirMap) GetValue(key interface{}) (interface{}, bool) {
val, ok := m.left[key]
return val, ok
}
func (m *BidirMap) GetKey(val interface{}) (interface{}, bool) {
key, ok := m.right[val]
return key, ok
}
func (m *BidirMap) DeleteKey(key interface{}) {
if val, ok := m.left[key]; ok {
delete(m.left, key)
delete(m.right, val)
}
}
func (m *BidirMap) DeleteValue(val interface{}) {
if key, ok := m.right[val]; ok {
delete(m.right, val)
delete(m.left, key)
}
}代码解释：
- BidirMap 结构体包含两个 map：left 用于存储键到值的映射，right 用于存储值到键的映射。
- NewBidirMap 函数用于创建并初始化 BidirMap 实例。
- Insert 函数用于插入键值对，在插入之前会检查是否已存在相同的键或值，如果存在则先删除，以保证双向映射的唯一性。
- GetValue 函数用于根据键获取值。
- GetKey 函数用于根据值获取键。
- DeleteKey 函数用于根据键删除键值对。
- DeleteValue 函数用于根据值删除键值对。
使用示例：
func main() {
bm := NewBidirMap()
bm.Insert("apple", 1)
bm.Insert("banana", 2)
val, ok := bm.GetValue("apple")
fmt.Println("Value for apple:", val, ok) // Output: Value for apple: 1 true
key, ok := bm.GetKey(2)
fmt.Println("Key for 2:", key, ok) // Output: Key for 2: banana true
bm.DeleteKey("apple")
val, ok = bm.GetValue("apple")
fmt.Println("Value for apple:", val, ok) // Output: Value for apple: false
} 泛型双向映射
上面的示例使用了 interface{} 作为键和值的类型，这使得 BidirMap 可以存储任意类型的键值对。然而，这也意味着在使用时需要进行类型断言，增加了代码的复杂性。
如果需要更类型安全的双向映射，可以为特定的键值类型创建不同的 BidirMap 结构体。例如，可以创建一个 StringIntBidirMap 用于存储字符串键和整数值。
type StringIntBidirMap struct {
left map[string]int
right map[int]string
}
func NewStringIntBidirMap() *StringIntBidirMap {
return &StringIntBidirMap{
left: make(map[string]int),
right: make(map[int]string),
}
}
func (m *StringIntBidirMap) Insert(key string, val int) {
// 检查并删除已存在的 key 或 val
if _, inleft := m.left[key]; inleft {
delete(m.left, key)
}
if _, inright := m.right[val]; inright {
delete(m.right, val)
}
m.left[key] = val
m.right[val] = key
}
func (m *StringIntBidirMap) GetValue(key string) (int, bool) {
val, ok := m.left[key]
return val, ok
}
func (m *StringIntBidirMap) GetKey(val int) (string, bool) {
key, ok := m.right[val]
return key, ok
}
func (m *StringIntBidirMap) DeleteKey(key string) {
if val, ok := m.left[key]; ok {
delete(m.left, key)
delete(m.right, val)
}
}
func (m *StringIntBidirMap) DeleteValue(val int) {
if key, ok := m.right[val]; ok {
delete(m.right, val)
delete(m.left, key)
}
}注意事项
- 并发安全： 上面的 BidirMap 实现不是并发安全的。如果在多个 goroutine 中同时访问和修改 BidirMap，需要使用互斥锁（sync.Mutex）来保护数据。
- 内存占用： BidirMap 实际上存储了两份数据，因此会占用更多的内存。在内存敏感的场景下需要注意。
- 删除操作： 删除操作需要同时从两个 map 中删除相应的键值对，确保数据的一致性。
总结
双向映射是一种非常有用的数据结构，可以在需要双向查找的场景下提高效率。在 Go 语言中，可以通过组合两个 map 来实现双向映射，并根据实际需求选择使用 interface{} 实现泛型，或者为特定类型创建类型安全的 BidirMap 结构体。在实际使用中，需要注意并发安全和内存占用等问题。
