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思维导图
一、Rust常用集合
1. Rust标准库中的集合概述
Rust的标准库包含了一些非常有用的数据结构，统称为集合（Collections）。与其他数据类型不同，集合可以存储多个值。集合的数据存储在堆上，因此其大小可以在程序运行时动态变化，而不必在编译时确定。
2. 常用集合类型
在Rust中，常用的集合类型主要包括以下三种：
2.1 向量（Vector）
- 定义：向量是一种可以存储可变数量的值的集合。
- 特点：向量的元素在内存中是连续存储的，可以根据需要动态扩展或缩减。
- 使用场景：适合需要频繁插入、删除元素的场合，能够高效地处理动态数据。
2.2 字符串（String）
- 定义：字符串是字符的集合。
- 特点：Rust中的
String类型支持动态大小，可以根据需要进行扩展。 - 使用场景：适用于需要处理文本数据的场合，如用户输入、文件读取等。
2.3 哈希映射（Hash Map）
- 定义：哈希映射是一种将特定键与值关联的数据结构，属于更通用的数据结构“映射”的一种实现。
- 特点：允许通过键快速访问对应的值，适合存储键值对数据。
- 使用场景：常用于需要快速查找、插入和删除的场合，如缓存实现、统计数据等。
二、向量（Vec）
1. 向量的概述
向量（Vec<T>）是一种动态数组，可以存储多个相同类型的值。它在内存中是连续存储的，支持高效的随机访问和动态扩展。
2. 创建向量
1）空向量的创建：使用Vec::new()函数创建一个空向量。例如：
fn main() {
let v: Vec<i32> = Vec::new();[3]
//这里需要类型注释，因为未插入任何值，Rust无法推断元素类型。
}
2） 带初始值的向量：使用vec!宏创建带初始值的向量。例如：
fn main() {
let v = vec![1, 2, 3];
//Rust可以根据提供的初始值推断类型为Vec<i32>，因此类型注释不再必要。
}
3. 添加元素
添加元素：使用push方法向向量中添加元素，必须将向量声明为可变（mutable）：
fn main() {
let mut v = Vec::new();
v.push(5);
v.push(6);
}
4. 访问元素
访问元素：可以通过索引或get方法访问向量中的元素。值得注意的是，使用get方法时，如果索引超出范围，返回None，而使用索引直接访问则会导致程序崩溃。例如：
let third: &i32 = &v[2];
let third: Option<&i32> = v.get(2);
5. 修改元素
1）通过索引直接修改：通过索引可以直接访问并修改向量中的元素。需要注意的是，向量必须是可变的（mut），并且索引必须在有效范围内。例如：
fn main() {
let mut v = vec![1, 2, 3, 4];
// 修改索引为 2 的元素
v[2] = 100;
println!("{:?}", v); // 输出: [1, 2, 100, 4]
} 2）通过get_mut方法修改：get_mut 方法返回一个 Option<&mut T>，允许安全地修改元素。如果索引有效，则返回可变引用；如果索引无效，则返回 None。例如：
fn main() {
let mut v = vec![1, 2, 3, 4];
// 获取索引为 2 的可变引用
if let Some(elem) = v.get_mut(2) {
*elem = 100; // 修改元素
}
println!("{:?}", v); // 输出: [1, 2, 100, 4]
}6. 遍历向量
1）不可变遍历：使用for循环遍历向量中的每个元素：
for i in &v {
println!("{i}");
}
2）可变遍历：可以通过可变引用遍历并修改每个元素：
for i in &mut v {
*i += 50;
}
7. 使用枚举存储多种类型
由于向量只能存储相同类型的值，可以使用枚举来存储不同类型的值。例如：
enum SpreadsheetCell {
Int(i32),
Float(f64),
Text(String),
}
let row = vec![
SpreadsheetCell::Int(3),
SpreadsheetCell::Text(String::from("blue")),
SpreadsheetCell::Float(10.12),
];
8.向量的生命周期
向量在超出作用域时会自动释放其内存，所有元素也会随之释放。例如：
{
let v = vec![1, 2, 3, 4];
} // v 超出作用域并被释放三、字符串（String）
1.字符串的概述
字符串（String）是 UTF-8 编码的字符集合，支持动态扩展。Rust 的字符串类型包括 String 和字符串切片 &str。
2.字符串的创建
通过String::new()创建一个新的空字符串，或使用to_string()和String::from()方法从字符串字面量创建字符串。示例代码如下：
fn main() {
let mut s = String::new();
let data = "initial contents";
let s1 = data.to_string();
let s2 = String::from("initial contents");
}
3.字符串的更新
String可以通过push_str方法追加字符串切片，或使用push方法添加单个字符。示例代码如下：
fn main() {
let mut s = String::from("foo");
s.push_str("bar");
s.push('!'); //foobar!
}
4.字符串的连接
可以使用 +操作符或format!宏来连接字符串。使用 +操作符时，左侧字符串会被移动，示例代码如下：
fn main() {
let s1 = String::from("Hello, ");[7][8]
let s2 = String::from("world!");
let s3 = s1 + &s2; // s1被移动，s2仍然有效
}
5.字符串的访问
Rust不支持直接通过索引访问字符串中的字符，需使用chars()方法或bytes()方法进行迭代。例如：
fn main() {
let hello = "Здравствуйте";[7]
for c in hello.chars() {
println!("{c}");
}
}
四、哈希映射（HashMap）
1. 哈希映射的概述
哈希映射（HashMap<K, V>）是一种键值对集合，通过哈希函数将键映射到值。它允许通过键快速查找、插入和删除值。
2. 创建哈希映射
可以使用HashMap::new()方法创建一个空的哈希映射。示例代码：
fn main() {
use std::collections::HashMap;
let mut scores = HashMap::new();
}
3. 插入哈希映射值
可以使用insert方法添加元素。示例代码：
scores.insert(String::from("Blue"), 10);
scores.insert(String::from("Yellow"), 50);4. 访问哈希映射中的值
可以使用get方法通过键访问对应的值，返回类型为Option<&V>，如果键不存在，则返回None。示例代码：
let score = scores.get(&team_name).copied().unwrap_or(0);
ps: 此程序通过调用 copied 来获取一个 Option<i32> 而不是 Option<&i32> 来处理 Option ，然后如果 scores 没有该键的条目，则调用 unwrap_or 将 score 设置为零。
5. 遍历哈希映射
可以使用for循环遍历哈希映射中的每个键值对。示例代码：
for (key, value) in &scores {
println!("{key}: {value}");
}
6. 哈希映射的所有权
对于实现了Copy特性的类型（如i32），值会被复制到哈希映射中；对于拥有所有权的类型（如String），值会被移动到哈希映射中。示例代码：
fn main() {
use std::collections::HashMap;
let field_name = String::from("Favorite color");
let field_value = String::from("Blue");
let mut map = HashMap::new();
map.insert(field_name, field_value);
//此处将使field_name和field_value在插入后失效
}
7. 更新哈希映射
1）覆盖值：插入同一键的新值会替换旧值。示例代码：
scores.insert(String::from("Blue"), 10);
scores.insert(String::from("Blue"), 25);
//{"Blue": 25} 2）仅在键不存在时插入：使用entry方法检查键是否存在，若不存在则插入新值。示例代码：
scores.entry(String::from("Yellow")).or_insert(50);
ps-1: entry 方法的返回值是一个名为 Entry的枚举，它表示一个可能存在也可能不存在的值。
ps-2: Entry 上的 or_insert 方法被定义为：如果对应的 Entry 键存在，则返回该值的可变引用；如果不存在，则将参数插入作为该键的新值，并返回新值的可变引用。
8. 哈希函数
默认情况下，HashMap使用名为SipHash的哈希函数，具有防止拒绝服务（DoS）攻击的能力。虽然其性能可能不如其他哈希算法，但在安全性和性能之间的权衡是值得的。
tips：
-
向量：常用操作包括创建（
Vec::new()、vec![]）、添加（push）、访问（索引、get）、修改（索引、get_mut）和遍历（for循环）。 -
字符串：常用操作包括创建（
String::new()、to_string()）、更新（push_str、push）、连接（+、format!）和遍历（chars()、bytes()）。 -
哈希映射：常用操作包括创建（
HashMap::new()）、插入（insert）、访问（get）、遍历（for循环）和更新（entry、or_insert）。