Question

我正在浏览Mazes for Programmers并认为我会尝试在Rust中执行此操作（原始代码在Ruby中）。

本书中您要做的第一件事就是实现一个Cell类，其中包含指向其他单元格的链接。天真地，我以为我能够做到这样的事情：

pub struct Cell {
    row: u32,
    column: u32,

    links: HashMap<Box<Cell>, bool>,
}

这个想法是迷宫中的每个Cell都知道它连接到的其他单元格，而Maze只是Cells的集合。不幸的是，这导致一个人进入Rust的借用和所有权语义的双重链表问题，我不知道如何解决这个问题。

具体来说，我无法弄清楚如何在这里实施link：

impl Cell {
    pub fn new (row: u32, column: u32) -> Cell {
        return Cell {
            row: row,
            column: column,
            links: HashMap::new(),
        };
    }

    pub fn link(&mut self, other: &mut Cell, bidi: bool) {
        self.links.insert(Box::new(other), true); // cannot get anything even remotely like this to work here.
    }
}

我看了一下关于选择你的保证的Rust Book的部分，它有关于指针包装和抽象的各自选择的一些很好的信息，但我真的不确定如何推理我想要的做编译器。

我认为我希望每个Cell结构（通过嵌入式HashMap）维护一个引用（在非显式使用该术语中）到其他Cells它是连接到，但由于该链接将是双向的，在我看来，我将最终使用Rc或类似的东西。

我也可能只是从书中Ruby代码的字面翻译中稍微退一步，并考虑一种更惯用的方法 - 可能忽略了Cell结构完全支持某些东西的问题更像是一个大的HashMap元组。

Answer 1

如何使用HashMap创建一个结构，其中键与容器的类型相同

原始代码在Ruby
中

我对Ruby并不熟悉，但我知道很多类似的语言，所以我会做一些有根据的猜测。

Ruby是thoroughly garbage collected language。这意味着你从不将某些类型的键存储在Ruby HashMap中。您可能认为您正在存储Cell类型的密钥，但实际发生的是您正在存储垃圾收集的指针到Cell的实例。

指针只是索引进入某个内存区域。

现在，Rust是一种不同的语言。在Rust中，您可以将实际的Cell存储在HashMap的基础键数组中。换句话说，Rust为您提供了更多控制权，这通常可以转化为更好的内存使用和速度。

但是控制带来责任（除非你想破坏它们并快速打破它们）。在Rust中，您应该明确指定拥有实例的人。当你创建一个指向自身的结构（循环图）时，所有权就会变得混乱。

因此，实现循环结构的一种方法是将所有权concern移出等式！

在Ruby中，垃圾收集器解决了这个问题。内存管理是垃圾收集器的关注点，你可以实现循环结构，而无需处理它。

在Rust中你可以使用（实验性）垃圾收集器，也许是rust-gc来做同样的事情。

或者你可以亲自动手并实际管理记忆。

这并不像听起来那么难。您所需要的只是一些非循环结构拥有 Cell。 Vec<Cell>就足够了。将Cell存储在向量中后，您不必再担心所有权了。因为Cell现在由该向量拥有，简单明了。你可以创建循环结构，通过它的向量索引引用Cell，就像Ruby用它的指针一样！

这有各种各样的变化。当您管理所有权时，您就是老板，选择权归您所有。您可以使用memory pools（也称为竞技场）优化某些算法。您可以使用引用计数（那时不需要向量，但是您在从结构中删除单元格时要小心清除引用 - 以便打破引用计数周期）。您可以使用一种deque来分配内存，但没有向量执行的重新分配，然后将直接指针存储到该双端队列中。 this reddit discussion中提到了一些选项。

但原则很简单。确保某些内容（Vec，Rc，Gc）涵盖所有权问题。当它被覆盖时，您可以像Ruby一样编程，因为所有权不再是问题。

Answer 2

可能忽略了Cell结构的问题，完全支持像元组HashMap这样的更直接的东西。

这是我通常在“带孔的二维网格”结构（生命游戏风格）中采用的方法。但是，在这种情况下，您发现您希望能够说明哪些单元格连接到其他单元格，因此您需要保留一堆布尔值（或位掩码或其他表示）。然后你会想要从一个单元格到另一个单元格进行遍历，然后意识到你不想再循环回来。

很快，您意识到自己是describing a graph。 As ArtemGr says：

当你创建一个指向自身的结构（循环图）时，所有权就会变得混乱。

最受欢迎的Rust图形库之一petgraph使用了所描述的“节点向量”。 From the documentation：

指数的利弊



图中的节点和边缘索引各自以紧凑间隔编号（n个节点从0到n - 1）的事实简化了   一些图算法。



您可以在图形大小之后选择图形索引整数类型。较小的尺寸可能具有更好的性能。



使用索引可以在遍历图表时进行变异，请参阅Dfs和.neighbors(a).detach()。



您可以使用等节点索引创建多个图形，但权重不同或边缘不同。



Graph是一个常规的防锈集合，Send和Sync（只要关联数据N和E）。



某些索引在节点或边缘移除期间发生移位，因此这是移除元素的缺点。指数不允许编译   时间检查作为参考。

我仍然使用这样的库，因为我相信作者更有可能花时间优化它而不是我。

如何使用HashMap创建结构，其中键与容器的类型相同

2 个答案: