集合的分类

Rust的集合类型主要分布在标准库的 std::collections 模块中，同时也包括语言内置的数组和字符串类型

序列容器

序列容器维护元素的顺序，适合需要按索引访问或顺序遍历的场景

• 向量 (Vec)：动态数组，支持运行时大小调整，适合需要频繁添加或删除元素的场景。
• 数组 ([T; N])：固定大小的数组，编译时确定长度，性能高但不灵活，常用于已知大小的静态数据。
• 字符串 (String)：UTF-8 编码的字符集合，专为文本处理设计，属于序列容器的特殊形式。
• 链表 (LinkedList)：双向链表，支持在任意位置高效插入和删除，但随机访问效率较低。
• 双端队列 (Deque)：支持在两端高效插入和删除的队列，适合需要频繁在首尾操作的场景。

Map容器

Map容器存储键值对，适合需要根据键快速查找值的场景

• 哈希映射 (HashMap<K, V>)：基于哈希表实现，无序键值对，查找和插入时间复杂度为 O(1)，适合大多数键值存储需求。
• B 树映射 (BTreeMap<K, V>)：基于 B 树实现，有序键值对，适合需要按键排序或范围查询的场景。

Set容器

Set容器存储唯一元素，适合需要检查元素是否存在或去重的场景

• 哈希集合 (HashSet)：基于哈希表实现，无序唯一元素，查找和插入时间复杂度为 O(1)。
• B 树集合 (BTreeSet)：基于 B 树实现，有序唯一元素，适合需要按序遍历或范围查询的场景。

此外，Rust 还包括一些其他数据结构，如二进制堆 (BinaryHeap)，用于实现优先队列，但其使用场景较为特定，通常不归入上述主要分类。

根据标准库文档 std::collections，推荐优先使用 Vec 和 HashMap，因为它们覆盖了大多数通用数据存储和处理需求，其他类型则适用于特定场景。

操作集合的最佳实践

向量 (Vec) 的最佳实践

• 预分配容量：如果知道大致元素数量，使用 with_capacity 方法预分配空间，避免频繁的内存重新分配。例如：

  let mut vec: Vec<i32> = Vec::with_capacity(100);
  vec.push(1); // 更新数组
  let first: &i32 = &vec[0];// 读取数组
  println!("第1个元素是 {}", first);

• 避免不必要的克隆：在插入大对象时，考虑使用引用或移动语义，减少内存拷贝。
• 迭代和访问：使用 iter() 或 iter_mut() 进行只读或可变迭代，避免直接使用索引以提高安全性。
• 使用vec![]来创建数组的同时初始化数组

  let v = vec![1, 2, 3];

哈希映射 (HashMap<K, V>) 的最佳实践

• 选择合适的键类型：确保键类型实现了 Eq 和 Hash trait，以保证哈希函数的正确性。
• 预估大小：使用 with_capacity 预分配空间，减少哈希表的重组。

  let mut my_gems = HashMap::new();
  my_gems.insert("apple", 1);
  my_gems.insert("orange", 2);

• 避免频繁的插入和删除：如果需要频繁修改，考虑性能开销，必要时使用 BTreeMap 替代。

集合容器 (HashSet, BTreeSet) 的最佳实践

• 去重操作：使用 HashSet 进行高效的去重，特别适合大数据

let unique: HashSet<_> = vec![1, 1, 2, 2, 3, 3].into_iter().collect();
println!("unique: {:?}", unique);
// unique: {3, 1, 2}

• 有序需求：如果需要按序遍历，使用 BTreeSet，适合需要范围查询的场景

字符串 (String) 的最佳实践

• 避免不必要的转换：在处理字符串时，尽量使用 &str 而非 String，减少内存分配。
• 性能优化：对于频繁的字符串拼接，使用 String::with_capacity 预分配空间，或使用 format! 宏

在选择集合类型时，优先考虑 Vec 和 HashMap，并根据具体需求（如排序、唯一性）选择其他类型。

各种类型集合的比较

总结

Rust的集合分类主要包括序列容器、Map容器和Set容器等，操作集合的最佳实践包括预分配容量、选择合适的键类型、利用迭代器提高可读性等。