淺談 Go 語言中的 Map — 快速查詢與狀態儲存的利器

👨‍💻簡介

在 Go 語言中，有著一個強大又便捷的工具，可以讓你以鍵-值（Key-Value）的形式儲存和查詢資料，它就是「Map」。Map 在 Go 語言中扮演了重要的角色，簡化了許多資料處理的任務，現在讓我們一起來深入了解這個有趣的資料型別。

Map的基本概念

Map 是 Go 語言中的一種內建資料型別，用來存儲鍵值對。簡單來說，你可以將 Map 想像成一個無序的集合，每個元素都有一個唯一的鍵和相應的值。這讓你可以根據鍵來快速查詢和存取對應的值，就像是字典一樣。

宣告和初始化 Map

在 Go 中，宣告 Map 可使用以下語法：

m1 := make(map[string]int) // 創建一個儲存字串為鍵，整數為值的 Map
m2 := map[int]string{1: "A", 2: "B"} // 創建一個包含鍵值對的映射
var m3 map[string]int // 創建一個鍵為字串、值為整數的空映射

而宣告時順便初始化可以使用以下方式：

myMap := map[string]int{
    "apple": 3,
    "banana": 5,
}

var myMap map[string]int
myMap = map[string]int{
    "apple": 3,
    "banana": 5,
}

Map的基本操作

Map 的操作非常簡單直觀。你可以使用鍵來存取對應的值，也可以使用鍵來新增、修改或刪除元素。

新增或修改元素

myMap["apple"] = 3    // 新增一個元素，鍵是 "apple"，值是 3
myMap["banana"] = 5   // 新增一個元素，鍵是 "banana"，值是 5
myMap["apple"] = 10   // 修改鍵為 "apple" 的元素的值為 10

查詢元素

value := myMap["banana"]   // 根據鍵 "banana" 查詢對應的值

刪除元素

delete(myMap, "apple")   // 刪除鍵為 "apple" 的元素

遍歷 Map

要遍歷一個 Map 中的所有元素，通常會使用 for range 迴圈：

for key, value := range myMap {
    fmt.Println("Key:", key, "Value:", value)
}

Map 的特性、限制與使用場景

Map 的特性與限制

雖然 Map 是極其方便的資料結構，但也有一些需要注意的地方：

1. 無序性： Map 中的元素是無序的，不像陣列或切片那樣有明確的順序。
2. 鍵的唯一性： 每個鍵在 Map 中只能出現一次，這確保了每個鍵都對應唯一的值。
3. 零值返回： 若查詢不存在的鍵，會返回值型別的零值，例如整數型別返回 0，字串型別返回空字串。
4. 內存消耗： Map 是引用型別，存儲的是指向實際數據的指針，這可能導致內存消耗增加。
5. 並發安全： Map 在多執行緒環境下需要特殊處理，可以使用 sync 包中的相關函式進行安全操作。

Map 的使用場景

Map 在很多場景中都非常有用，例如：

1. 字典： 想像一下你有一本字典，你查找一個單詞時，你會找到它的解釋。在程式裡，你可以用 Map 來建立這種關聯，每個單詞對應到它的解釋。
2. 計數器： 如果你想知道一段文字中每個單詞出現的次數，你可以使用 Map。你從文字中抓取每個單詞，然後在 Map 中記錄它出現的次數。
3. 快速查詢： 想像你有一張表格，裡面寫著每個用戶的姓名和他們的聯繫方式。你想通過姓名來找到聯繫方式，這就像在程式中使用 Map，透過用戶名找到相對應的資訊。
4. 紀錄狀態： 舉個例子，你在一個遊戲中，想要記錄每個玩家的生命值。你可以使用 Map 來將每個玩家的名字對應到他們的生命值。
5. 暫存資料： 想像你做了一個複雜的計算，但你不想每次都重新計算。你可以使用 Map 把計算結果儲存在裡面，以後需要時直接取出。
6. 設定管理： 如果你的程式需要一些設定，像是遊戲的難度或網站的外觀，你可以使用 Map 儲存這些設定，方便管理和調整。
7. 關聯數據： 想像你有一個應用程式，需要儲存每位用戶的個人資料。使用 Map 可以將每個用戶的ID對應到他們的資料，就像是在虛擬的表格中。
8. 事件管理： 如果你有很多不同的事件，每個事件都需要不同的處理方式，你可以使用 Map 把事件類型與對應的處理方法關聯起來。
9. 角色權限： 在一個應用程式中，不同的用戶可能有不同的權限。你可以使用 Map 把每個用戶的角色對應到他們的權限，以便進行訪問控制。

常見用法

1. 字典建立： 創建一個字典，將單字對應到它們的解釋。

package main

import "fmt"
func main() {
    dictionary := map[string]string{
        "apple":  "a fruit",
        "banana": "a yellow fruit",
        "cherry": "a red fruit",
    }
    fmt.Println(dictionary["apple"])
    fmt.Println(dictionary["banana"])
    fmt.Println(dictionary["cherry"])
}

2. 計數器： 統計文字中每個單字的出現次數。

package main

import (
    "fmt"
    "strings"
)
func main() {
    text := "apple banana apple cherry banana apple"
    words := strings.Fields(text)
    wordCount := make(map[string]int)
    for _, word := range words {
        wordCount[word]++
    }
    fmt.Println(wordCount)
}

3. 快速查詢： 儲存用戶名對應的用戶資訊。

package main

import "fmt"
func main() {
    userMap := map[string]string{
        "alice":   "Alice Johnson",
        "bob":     "Bob Smith",
        "charlie": "Charlie Brown",
    }
    fmt.Println(userMap["alice"])
    fmt.Println(userMap["bob"])
}

4. 狀態存儲： 儲存玩家名字和對應的生命值。

package main

import "fmt"
func main() {
    playerStatus := map[string]int{
        "alice":   100,
        "bob":     75,
        "charlie": 90,
    }
    fmt.Println(playerStatus["alice"])
    fmt.Println(playerStatus["bob"])
}

小結

Map 是一種讓你能夠以鍵-值對的方式來組織和存儲資料的方式，它在 Go 語言中扮演著重要的角色。記住 Map 的基本概念、操作方法和限制，這將有助於你在寫程式時選擇適合的資料結構。

📚Reference

• Effective Go — The Go Programming Language
• [Golang] maps | PJCHENder 未整理筆記