Python中用于1:1映射的数据结构？

Question

我遇到了一个问题，需要一种可以反向查找的键值对映射。

这意味着有时候我想通过键找到对应的值，而有时候我又想通过值找到对应的键。并且，所有的键和值都是唯一的。

x = D[y]
y == D.inverse[x]

一个明显的解决办法就是每次需要反向查找时，直接把字典反转过来：反转字典其实很简单，这里有个方法，但如果字典很大，速度可能会很慢。

另一种选择是创建一个新类，把两个字典结合起来，一个用来查找键，另一个用来查找值。这样做可能会很快，但会消耗两倍的内存。

那么有没有更好的结构可以使用呢？

• 我的应用需要这个结构非常快，并且尽量少占用内存。
• 这个结构必须是可变的，并且最好在修改对象时不会变得更慢（比如不需要完全重新索引）。
• 我们可以保证键或值（或者两者）会是整数。
• 这个结构可能需要存储成千上万甚至数百万个项目。
• 键和值都是唯一的，也就是说，len(set(x)) == len(x) 对于 x 在 [D.keys(), D.values()] 中成立。

Answer 1

另一种选择是创建一个新的类，把两个字典合在一起，每个字典用来做不同的查找。这种方法可能会用到两倍的内存，因为你有两个字典。

其实并不是这样，因为它们只是指向同一份数据的两个引用。在我看来，这并不是一个坏的解决方案。

你有没有考虑过使用内存数据库来查找？我不太确定它的速度如何，但在关系型数据库中，查找速度可以非常快。

Answer 2

另一种选择是创建一个新类，将两个字典结合起来，每种查找用一个字典。这种方法可能会很快，但会消耗两倍于单个字典的内存。

其实并不是这样。你有测量过吗？因为这两个字典会使用相同的对象作为键和值，所以实际上消耗的内存只是字典的结构部分。这远没有两倍那么多，而且无论你的数据大小如何，这个内存消耗都是固定的。

我的意思是，实际的数据不会被复制。所以你只会多花一点点内存。

举个例子：

a = "some really really big text spending a lot of memory"

number_to_text = {1: a}
text_to_number = {a: 1}

只有一份“非常大的”字符串存在，所以你最终只会多花一点内存。这通常是可以接受的。

我无法想象一种解决方案，可以在按值查找时保持键查找的速度，除非你至少花足够的内存来存储一个反向查找的哈希表（这正是你提到的“合并两个dict”解决方案所做的）。

Answer 3

在编程中，有时候我们会遇到一些问题，特别是在使用某些工具或库的时候。比如说，当你在写代码时，可能会发现某个功能没有按照预期工作。这时候，很多人会选择去网上寻找答案，像是StackOverflow这样的网站就是一个很好的资源。

在这些网站上，开发者们会分享他们遇到的问题和解决方案。你可以看到很多人提问，然后其他人会给出他们的回答和建议。这种互动不仅能帮助提问者解决问题，也能让其他人学习到新的知识。

总之，遇到问题时，不要害怕去寻求帮助，网络上有很多资源可以利用，尤其是像StackOverflow这样的社区，大家都很乐意分享经验和解决方案。

class TwoWay:
    def __init__(self):
       self.d = {}
    def add(self, k, v):
       self.d[k] = v
       self.d[v] = k
    def remove(self, k):
       self.d.pop(self.d.pop(k))
    def get(self, k):
       return self.d[k]