双向映射（BidiMap）的实现与应用-Golang-PHP中文网

双向映射（BidiMap）的实现与应用

碧海醫心

发布： 2025-09-30 18:56:26

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双向映射（bidimap）的实现与应用

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)
    }
}

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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：

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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: <nil> false
}

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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)
    }
}

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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。