Кортежи (или массивы) в качестве словарных ключей в C#

Я пытаюсь сделать таблицу поиска словаря в C#. Мне нужно решить 3-кортеж значений в одну строку. Я пробовал использовать массивы в качестве ключей, но это не сработало, и я не знаю, что еще делать. На данный момент я рассматриваю возможность создания словаря словарей словарей, но это, вероятно, было бы не очень красиво смотреть, хотя именно так я бы сделал это в javascript.

92
c# dictionary hashtable tuples

7 ответов

Если вы находитесь в .NET 4.0, используйте Кортеж:

lookup = new Dictionary<Tuple<TypeA, TypeB, TypeC>, string>();

Если вы не можете определить Кортеж и использовать его в качестве ключа. Кортеж должен переопределить GetHashCode, Equals и IEquatable:

struct Tuple<T, U, W> : IEquatable<Tuple<T,U,W>>
{
    readonly T first;
    readonly U second;
    readonly W third;

    public Tuple(T first, U second, W third)
    {
        this.first = first;
        this.second = second;
        this.third = third;
    }

    public T First { get { return first; } }
    public U Second { get { return second; } }
    public W Third { get { return third; } }

    public override int GetHashCode()
    {
        return first.GetHashCode() ^ second.GetHashCode() ^ third.GetHashCode();
    }

    public override bool Equals(object obj)
    {
        if (obj == null || GetType() != obj.GetType())
        {
            return false;
        }
        return Equals((Tuple<T, U, W>)obj);
    }

    public bool Equals(Tuple<T, U, W> other)
    {
        return other.first.Equals(first) && other.second.Equals(second) && other.third.Equals(third);
    }
}
99

между кортежем и вложенными подходами на основе словарей почти всегда лучше использовать кортеж.

С точки зрения ремонтопригодности,

  • его гораздо легче реализовать функциональность, которая выглядит так:

    var myDict = new Dictionary<Tuple<TypeA, TypeB, TypeC>, string>();

    чем

    var myDict = new Dictionary<TypeA, Dictionary<TypeB, Dictionary<TypeC, string>>>();

    со стороны вызываемого. Во втором случае каждое добавление, поиск, удаление и т. д. требует действий в нескольких словарях.

  • кроме того, если вашему составному ключу потребуется еще одно (или меньше) поле в будущем, вам нужно будет значительно изменить код во втором случае (вложенный словарь), так как вам нужно добавить дополнительные вложенные словари и последующие проверки.

С точки зрения производительности, лучший вывод, который вы можете сделать, это измерить его самостоятельно. Но есть несколько теоретических ограничений, которые вы можете рассмотреть заранее:

  • в случае вложенного словаря наличие дополнительного словаря для каждого ключа (внешнего и внутреннего) будет иметь некоторые накладные расходы памяти (больше, чем при создании кортежа).

  • в случае вложенного словаря каждое основное действие, такое как добавление, обновление, поиск, удаление и т. д., должно выполняться в двух словарях. Теперь есть случай, когда вложенный словарный подход может быть быстрее, т. е. когда данные просматриваются отсутствует, так как промежуточные словари могут обойти полное вычисление и сравнение хэш-кода, но опять же он должен быть приурочен, чтобы быть уверенным. При наличии данных он должен быть медленнее, так как поиск должен выполняться дважды (или трижды в зависимости от вложенности).

  • Что касается подхода кортежей, кортежи .NET не являются наиболее эффективными, когда они предназначены для использования в качестве ключей в наборах, так как его Equals и GetHashCode реализация вызывает бокс для значения типы.

Я бы пошел со словарем на основе кортежа, но если я хочу больше производительности, я бы использовал свой собственный кортеж с лучшей реализацией.

на заметку, мало косметики может сделать словарь прохладно:

  1. вызовы стиля индексатора могут быть намного чище и интуитивно понятны. Например,

    string foo = dict[a, b, c]; //lookup
dict[a, b, c] = ""; //update/insertion

    поэтому выставьте необходимые индексаторы в своем классе словаря, который внутренне обрабатывает вставки и запросы.

  2. кроме того, применить соответствующую IEnumerable интерфейс и предоставить Add(TypeA, TypeB, TypeC, string) метод, который даст вам синтаксис инициализатора коллекции, как:

    new MultiKeyDictionary<TypeA, TypeB, TypeC, string> 
{ 
    { a, b, c, null }, 
    ...
};
32

хороший, чистый, быстрый, простой и читаемый способ:

просто сделайте простой класс ключей, производный от кортежа.

добавьте что-то подобное:

public sealed class myKey : Tuple<TypeA, TypeB, TypeC>
{
    public myKey(TypeA dataA, TypeB dataB, TypeC dataC) : base (dataA, dataB, dataC) { }

    public TypeA DataA { get { return Item1; } }

    public TypeB DataB { get { return Item2; } }

    public TypeC DataC { get { return Item3; } }
}

Так что вы можете использовать его со словарем:

var myDictinaryData = new Dictionary<myKey, string>()
{
    {new myKey(1, 2, 3), "data123"},
    {new myKey(4, 5, 6), "data456"},
    {new myKey(7, 8, 9), "data789"}
};
  • вы также можете использовать его в договорах
  • как ключ для соединения или группировки в linq
  • идя таким образом, вы никогда не ошибаетесь в порядке Item1, Item2, Item3 ...
  • вы нет нужно запомнить или заглянуть в код, чтобы понять, куда идти, чтобы что-то получить
  • нет необходимости переопределять IStructuralEquatable, IStructuralComparable, IComparable, ITuple они все уже здесь
9

Если по какой-то причине вы действительно хотите избежать создания собственного класса кортежей или использования встроенного в .NET 4.0, возможен еще один подход; вы можете объединить три ключевых значения вместе в одно значение.

например, если три значения являются целочисленными типами вместе не более 64 бит, вы можете объединить их в ulong.

в худшем случае вы всегда можете использовать строку, если вы убедитесь, что три компонента в ней разделены некоторые символы или последовательности, которые не встречаются внутри компонентов ключа, например, с тремя числами вы можете попробовать:

string.Format("{0}#{1}#{2}", key1, key2, key3)

очевидно, что в этом подходе есть некоторые накладные расходы на композицию, но в зависимости от того, что вы используете для этого, может быть достаточно тривиальным, чтобы не заботиться об этом.

6

Я бы перегрузил Ваш кортеж правильным GetHashCode и просто использовал его в качестве ключа.

пока вы перегружаете правильные методы, вы должны увидеть достойную производительность.

4

вот кортеж .NET для справки:

[Serializable] 
public class Tuple<T1, T2, T3> : IStructuralEquatable, IStructuralComparable, IComparable, ITuple {

    private readonly T1 m_Item1; 
    private readonly T2 m_Item2;
    private readonly T3 m_Item3; 

    public T1 Item1 { get { return m_Item1; } }
    public T2 Item2 { get { return m_Item2; } }
    public T3 Item3 { get { return m_Item3; } } 

    public Tuple(T1 item1, T2 item2, T3 item3) { 
        m_Item1 = item1; 
        m_Item2 = item2;
        m_Item3 = item3; 
    }

    public override Boolean Equals(Object obj) {
        return ((IStructuralEquatable) this).Equals(obj, EqualityComparer<Object>.Default);; 
    }

    Boolean IStructuralEquatable.Equals(Object other, IEqualityComparer comparer) { 
        if (other == null) return false;

        Tuple<T1, T2, T3> objTuple = other as Tuple<T1, T2, T3>;

        if (objTuple == null) {
            return false; 
        }

        return comparer.Equals(m_Item1, objTuple.m_Item1) && comparer.Equals(m_Item2, objTuple.m_Item2) && comparer.Equals(m_Item3, objTuple.m_Item3); 
    }

    Int32 IComparable.CompareTo(Object obj) {
        return ((IStructuralComparable) this).CompareTo(obj, Comparer<Object>.Default);
    }

    Int32 IStructuralComparable.CompareTo(Object other, IComparer comparer) {
        if (other == null) return 1; 

        Tuple<T1, T2, T3> objTuple = other as Tuple<T1, T2, T3>;

        if (objTuple == null) {
            throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("ArgumentException_TupleIncorrectType", this.GetType().ToString()), "other");
        }

        int c = 0;

        c = comparer.Compare(m_Item1, objTuple.m_Item1); 

        if (c != 0) return c; 

        c = comparer.Compare(m_Item2, objTuple.m_Item2);

        if (c != 0) return c; 

        return comparer.Compare(m_Item3, objTuple.m_Item3); 
    } 

    public override int GetHashCode() { 
        return ((IStructuralEquatable) this).GetHashCode(EqualityComparer<Object>.Default);
    }

    Int32 IStructuralEquatable.GetHashCode(IEqualityComparer comparer) { 
        return Tuple.CombineHashCodes(comparer.GetHashCode(m_Item1), comparer.GetHashCode(m_Item2), comparer.GetHashCode(m_Item3));
    } 

    Int32 ITuple.GetHashCode(IEqualityComparer comparer) {
        return ((IStructuralEquatable) this).GetHashCode(comparer); 
    }
    public override string ToString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.Append("("); 
        return ((ITuple)this).ToString(sb);
    } 

    string ITuple.ToString(StringBuilder sb) {
        sb.Append(m_Item1); 
        sb.Append(", ");
        sb.Append(m_Item2);
        sb.Append(", ");
        sb.Append(m_Item3); 
        sb.Append(")");
        return sb.ToString(); 
    } 

    int ITuple.Size { 
        get {
            return 3;
        }
    } 
}
3

Если ваш потребляющий код может обойтись интерфейсом IDictionary, а не словарем, моим инстинктом было бы использовать SortedDictionary с пользовательским компаратором массивов, т. е.:

class ArrayComparer<T> : IComparer<IList<T>>
    where T : IComparable<T>
{
    public int Compare(IList<T> x, IList<T> y)
    {
        int compare = 0;
        for (int n = 0; n < x.Count && n < y.Count; ++n)
        {
            compare = x[n].CompareTo(y[n]);
        }
        return compare;
    }
}

и создайте таким образом (используя int[] только для конкретного примера):

var dictionary = new SortedDictionary<int[], string>(new ArrayComparer<int>());
2