使用条目的字段作为键的字典数据结构

Question

某些类型的数据记录经常必须由唯一键索引。通常它看起来像这样（我使用 C#，因为它是我最熟悉的语言，但这个问题并不特定于它）：

public class NamedRecord
{
    public readonly string UniqueImmutableName;
    ...
}

public class UsesUsualDict
{

    Dictionary<string, NamedRecord> myDict = new Dictionary<string, NamedRecord>();

    void AddRecord(NamedRecord _NewRecord)
    {
        myDict[_NewRecord.UniqueImmutableName] = _NewRecord;
    }

    NamedRecord GetRecord(string _Key)
    {
        return myDict[_Key];
    }

}

但是，这似乎有点多余：该字典中的键应始终被视为等于NamedRecord.UniqueImmutableName，但开发人员最终会自己维护这种关系。而且，我觉得这种数据重复不太合适。

有时我会看到类似的解决方案：数据记录甚至没有 UniqueImmutableName 作为其成员。例如，在他的tutorial for D language 中，Andrei Alexandrescu 使用数据结构来描述戏剧中角色的单词统计：

struct PersonaData {
   uint totalWordsSpoken;
   uint[string] wordCount;
}

但角色的名字甚至不在其中——它只能作为保存这些结构的字典的键。在该上下文之外，这个数据结构几乎没有用。

我想做的是这样的：

public class UsesLambdaDict
{
    LambdaDictionary<string, NamedRecord> myDict = new LambdaDictionary<string, NamedRecord>(NamedRecord _Record => _Record.UniqueImmutableName);

    void AddRecord(NamedRecord _NewRecord)
    {
        myDict.Add(_NewRecord);
    }

    NamedRecord GetRecord(string _Key)
    {
        return myDict[_Key];
    }
}

在我看来，这种处理此类数据记录的方式更好，因为 NamedRecord 的 UniqueImmutableName 成员和保存它的字典之间的关系是在编译时形式化的。我看到的缺点是无法确保给定的 lambda 将是一个纯函数，至少在 C# 中是这样。我不太了解D，但似乎pure关键字它也不能保证。

所以，我对此有几个问题：

1. 这是一个真正的问题吗？我所拥有的第一个解决方案的缺点在一定程度上是理论上的——毕竟它可能没有任何问题。
2. 还有哪些其他可能的解决方法？
3. 建议的解决方案还有哪些其他可能的缺点？

Answer 1

1.) 我不这么认为。

2.) 使用带有键和值的结构，我不认为 lambdas 是必要的

3.) 性能问题（缓存未命中）

Answer 2

1 - 开销还不够高，值得担心。由于字符串是引用类型且不可变，因此您不会存储两个字符串，而只是对同一字符串（或任何其他键）的附加引用。

当然，您可以编写字典，这样您就不会分别存储键和值，而只存储值（然后在此对象中查找键）。但是，您最多可以节省 (PtrSize (4 or 8 bytes) * size of backing array))，这通常应该很小。另外，当您转到存储的对象以查找在哪里查找键值（可能在内存中的其他位置）时，您可能会得到间接，从而导致缓存未命中。

如果您想自己编写字典来执行此操作，请查看这本免费电子书：

http://www.syncfusion.com/resources/techportal/ebooks/datastructurespart2

他们经历了如何散列这个，所以它应该很容易。或者，您可以从单声道项目源代码中复制。