Map - Карты для хранения неструктурированных данных в Golang

После изучения данного урока вы сможете:

Использовать карты в качестве наборов неструктурированных данных;
Объявлять, получать доступ и итерировать через карты;
Использовать преимущества ассоциативного массива.

Карты могут пригодиться во время поиска, и речь идет не только о картах Google Maps. Go предоставляет коллекцию карт с ключами, что указывают на значения. В то время, как массивы и срезы индексируются через последовательные целые числа, ключи карт могут быть представлены практически любым типом.

Премиум 👑 канал по Golang

Рекомендуем вам супер TELEGRAM канал по Golang где собраны все материалы для качественного изучения языка. Удивите всех своими знаниями на собеседовании! 😎

Подписаться на канал

Уроки, статьи и Видео

Мы публикуем в паблике ВК и Telegram качественные обучающие материалы для быстрого изучения Go. Подпишитесь на нас в ВК и в Telegram. Поддержите сообщество Go программистов.

Go в ВК ЧАТ в Telegram

Содержание статьи

Объявление карты в Golang
Копируются ли карты в Golang?
Предварительное обозначение карты через make
Использование карты для подсчета частоты использования элементов
Группирование данных с картами и срезами Golang
Множества в Golang

У коллекций подобного рода есть свои названия в разных языках: словари в Python, хеши в Ruby и объекты в JavaScript. Ассоциативные массивы в PHP и таблицы в Lua являются одновременно картами и обычными массивами.

Карты особенно полезны для неструктурированных данных, где ключи определяются во время работы программы. Программы, созданные через скриптовые языки, часто используют карты и для структурированных данных — тех данных, ключи которых известны заранее. В дальнейших уроках мы в подробностях рассмотрим структурированный тип, что лучше всего подходит для таких случаев.

Карты связывают ключ со значением, что удобно для индекса. Если вам известно название книги, итерация каждой книги в массиве займет много времени. Это похоже на просмотр каждой полки каждого стеллажа библиотеки или книжного магазина. Карта с ключом названия книги значительно ускоряет процесс.

Подумайте, в каких случаях карты с ключами к значениям могут быть полезны?

Объявление карты в Golang

Ключи карты могут быть практически любого типа, в отличие от массивов и срезов, где для ключей используется последовательность целых чисел. Тип для ключей и значений в Go нужно уточнять. Для объявления карты с ключами типа string и значениями типа int используется синтаксис map[string]int. Схема дается ниже.

Карта с ключами типа string и значениями типа integer

Карта temperature, объявленная в Листинге 1, содержит средние значения температуры Планетарного информационного бюллетеня. Как и другие коллекционные типы, карты можно объявлять и инициализировать через композитные литералы. Для поиска значений по ключу, присваивания поверх существующих значений или добавления значений в карту используются квадратные скобки [].

temperature := map[string]int{
    "Земля": 15, // Пары ключ-значения являются композитными литералами для карт
    "Марс":  -65,
}

temp := temperature["Земля"]
fmt.Printf("Средняя температура на поверхности Земли составляет %v° C.\n", temp) // Выводит: Средняя температура на поверхности Земли составляет 15° C. 

temperature["Земля"] = 16 // Небольшое изменение климата
temperature["Венера"] = 464

fmt.Println(temperature) // Выводит: map[Венера:464 Земля:16 Марс:-65]

temperature := map[string]int{

"Земля": 15, // Пары ключ-значения являются композитными литералами для карт

"Марс": -65,

}

temp := temperature["Земля"]

fmt.Printf("Средняя температура на поверхности Земли составляет %v° C.\n", temp) // Выводит: Средняя температура на поверхности Земли составляет 15° C.

temperature["Земля"] = 16 // Небольшое изменение климата

temperature["Венера"] = 464

fmt.Println(temperature) // Выводит: map[Венера:464 Земля:16 Марс:-65]

При попытке получить доступ к ключу, которого нет в карте, результатом будет нулевое значение типа (int):

moon := temperature["Луна"]
fmt.Println(moon) // Выводит: 0

1 2	moon := temperature["Луна"] fmt.Println(moon) // Выводит: 0

В Go используется синтаксис comma, ok, что нужен для обозначения разницы между ключом "Луна", которого нет в карте, и тем, что находится в карте с температурой 0° C:

if moon, ok := temperature["Луна"]; ok { // Синтаксис comma, ok
     fmt.Printf("Средняя температура на поверхности Луны составляет %v° C.\n", moon)
} else {
    fmt.Println("Где Луна?") // Выводит: Где Луна?
}

if moon, ok := temperature["Луна"]; ok { // Синтаксис comma, ok

fmt.Printf("Средняя температура на поверхности Луны составляет %v° C.\n", moon)

} else {

fmt.Println("Где Луна?") // Выводит: Где Луна?

}

Переменная moon должна содержать значение ключа "Луна" или же нулевое значение. При наличии ключа значение дополнительной переменной ok будет равно true, в противном случае — false.

При использовании синтаксиса comma, ok можно использовать любые названия переменных:

temp, found := temperature["Венера"]

1	temp, found := temperature["Венера"]

Вопросы для проверки:

Какой тип вы используете для объявления карты с ключами, представленными 64-битными вещественными числами, и значениями, что являются целыми числами?
При модификации Листинга 1 таким образом, что ключ "Луна" был бы представлен со значением 0, каким будет результат использования синтаксиса comma, ok?

Ответы

Тип карты: map[float64]int;
Значением ok будет true:
[crayon-65f010b6295c6862630631/]

Копируются ли карты в Golang?

Ранее мы упоминали, что массивы копируются во время присваивания к новым переменным или передачи к функциям или методам. То же самое верное в отношении примитивных типов вроде int или float64.

Карты устроены иначе. В следующем примере planets и planetsMarkII делят одну и ту же базовую информацию. Как видите, изменения в одном, затрагивают и другой. Это не всегда кстати.

planets := map[string]string{
    "Земля": "Сектор ZZ9",
    "Марс":  "Сектор ZZ9",
}

planetsMarkII := planets
planets["Земля"] = "упс"

fmt.Println(planets) // Выводит: map[Земля:упс Марс:Сектор ZZ9]
fmt.Println(planetsMarkII) // Выводит: map[Земля:упс Марс:Сектор ZZ9]

delete(planets, "Земля") // Земля удаляется из карты
fmt.Println(planetsMarkII) // Выводит: map[Марс:Сектор ZZ9]

planets := map[string]string{

"Земля": "Сектор ZZ9",

"Марс": "Сектор ZZ9",

}

planetsMarkII := planets

planets["Земля"] = "упс"

fmt.Println(planets) // Выводит: map[Земля:упс Марс:Сектор ZZ9]

fmt.Println(planetsMarkII) // Выводит: map[Земля:упс Марс:Сектор ZZ9]

delete(planets, "Земля") // Земля удаляется из карты

fmt.Println(planetsMarkII) // Выводит: map[Марс:Сектор ZZ9]

Когда встроенная функция delete удаляет элемент из карты, как planets, так и planetsMarkII изменяются. При передачи карты функции или методу содержимое карты может измениться. Такое поведение напоминает несколько срезов, что указывают на один и тот же базовый массив.

Вопросы для проверки:

Почему изменения в planets из Листинга 2 также отражаются на planetsMarkII?
Что делает встроенная функция delete?

Ответы

Переменная planetsMarkII указывает на те же базовые данные, что и planets;
Функция delete удаляет элемент из карты.

Предварительное обозначение карты через make

Некоторые аспекты карт напоминают срезы. Только если вы не инициализировали их через композитный литерал, карты нужно обозначить через встроенную функцию make.

Для карт make принимает один или два параметра. Второй предварительно обозначает место для количества ключей, что напоминает вместимость срезов. При использовании make начальная длина карты всегда будет нулевой:

temperature := make(map[float64]int, 8)

1	temperature := make(map[float64]int, 8)

Вопрос для проверки:

В чем преимущество предварительного обозначения карты через make?

Ответ

Как и в случае со срезами, уточнение размера для карты может сократить работу компьютера в будущем, когда карта разрастется.

Использование карты для подсчета частоты использования элементов

В Листинге 3 определяется частота упоминания температур, значения взяты из MAAS API. Если бы frequency была срезом, ключи были бы целыми числами, а базовому массиву потребовалось бы зарезервировать место для подсчета температур, что в действительности не был произведен. Для таких случаев карта намного удобнее.

temperatures := []float64{
    -28.0, 32.0, -31.0, -29.0, -23.0, -29.0, -28.0, -33.0,
}

frequency := make(map[float64]int)

for _, t := range temperatures { // Итерирует через срез (индекс, значение)
     frequency[t]++
}

for t, num := range frequency { // Итерирует через карту (ключ, значение)
     fmt.Printf("%+.2f встречается %d раз(а) \n", t, num)
}

temperatures := []float64{

-28.0, 32.0, -31.0, -29.0, -23.0, -29.0, -28.0, -33.0,

}

frequency := make(map[float64]int)

for _, t := range temperatures { // Итерирует через срез (индекс, значение)

frequency[t]++

}

for t, num := range frequency { // Итерирует через карту (ключ, значение)

fmt.Printf("%+.2f встречается %d раз(а) \n", t, num)

}

Итерация через ключевое слово range работает одинаково со срезами, массивам и картами. Вместо индекса и значения, для итерации карты используется ключ и значение. Обратите внимание, что Go не гарантирует порядок ключей карты, поэтому выводы при различных запусках могут отличаться.

Вопрос для проверки:

При итерации через карту чем заполняются две переменные?

Ответ

Группирование данных с картами и срезами Golang

Вместо определения частоты упоминания температур сгруппируем их вместе с разделением каждой в 10°. Для этого в следующем пример карты группируются в срез температур данной группы.

temperatures := []float64{
    -28.0, 32.0, -31.0, -29.0, -23.0, -29.0, -28.0, -33.0,
}

groups := make(map[float64][]float64) // Карта с ключами float64 и значениями []float64 

for _, t := range temperatures {
    g := math.Trunc(t/10) * 10 // Округляет температуры вниз -20, -30 и так далее
    groups[g] = append(groups[g], t)
}

for g, temperatures := range groups {
    fmt.Printf("%v: %v\n", g, temperatures)
}

temperatures := []float64{

-28.0, 32.0, -31.0, -29.0, -23.0, -29.0, -28.0, -33.0,

}

groups := make(map[float64][]float64) // Карта с ключами float64 и значениями []float64

for _, t := range temperatures {

g := math.Trunc(t/10) * 10 // Округляет температуры вниз -20, -30 и так далее

groups[g] = append(groups[g], t)

}

for g, temperatures := range groups {

fmt.Printf("%v: %v\n", g, temperatures)

}

Результат программы:

30: [32]
-30: [-31 -33]
-20: [-28 -29 -23 -29 -28]

30: [32]

-30: [-31 -33]

-20: [-28 -29 -23 -29 -28]

Вопрос для проверки:

Какого типа ключи и значения в объявлении var groups map[string][]int?

Ответ

У карты groups ключи типа string, а значения являются срезами целых чисел integer.

Множества в Golang

Множество является коллекцией, похожей на массив. Отличие в том, что каждый элемент должен повторяться только один раз. В Go коллекций множеств, но вы всегда можете сымпровизировать, используя карту, как показано в следующем примере. Значение не важно, но true удобно для проверки того, является ли элемент частью множества. Если температура находится в карте, ее значение true, это часть множества.

var temperatures = []float64{
    -28.0, 32.0, -31.0, -29.0, -23.0, -29.0, -28.0, -33.0,
}

set := make(map[float64]bool) // Создание карты с булевыми значениями
for _, t := range temperatures {
    set[t] = true
}

if set[-28.0] {
    fmt.Println("часть множества") // Выводит: часть множества
}

fmt.Println(set) // Выводит: Prints map[-31:true -29:true -23:true -33:true -28:true 32:true]

var temperatures = []float64{

-28.0, 32.0, -31.0, -29.0, -23.0, -29.0, -28.0, -33.0,

}

set := make(map[float64]bool) // Создание карты с булевыми значениями

for _, t := range temperatures {

set[t] = true

}

if set[-28.0] {

fmt.Println("часть множества") // Выводит: часть множества

}

fmt.Println(set) // Выводит: Prints map[-31:true -29:true -23:true -33:true -28:true 32:true]

Видно, что карта содержит по одному ключу для каждой температуры, дубликаты удаляются. У ключей карты произвольный порядок, поэтому перед их сортировкой температуры нужно конвертировать обратно в срез:

unique := make([]float64, 0, len(set))
for t := range set {
    unique = append(unique, t)
}
sort.Float64s(unique)

fmt.Println(unique) // Выводит: [-33 -31 -29 -28 -23 32]

unique := make([]float64, 0, len(set))

for t := range set {

unique = append(unique, t)

}

sort.Float64s(unique)

fmt.Println(unique) // Выводит: [-33 -31 -29 -28 -23 32]

Вопрос для проверки:

Как проверить, является ли 32.0 частью множества set?

Ответ

Заключение

Карты являются универсальными коллекциями для неструктурированных данных;
Композитные литералы удобны для инициализации карт;
Ключевое слово range может итерировать через карты;
Карты делят одинаковые базовые данные, когда присваиваются или передаются функциям;
Коллекции становятся надежнее при объединении друг с другом.

Итоговое задание для проверки:

Напишите функцию для подсчета частоты упоминания слов в строке текста и возвращения карты со словами и числом, указывающем, сколько раз они употребляются. Функция должна конвертировать текст в нижний регистр и обрезать знаки препинания. Используйте пакет strings. Функции, которые пригодятся для выполнения данного задания: Fields, ToLower и Trim.

Используйте функцию для подсчета частоты слов следующего отрывка текста и последующего вывода числа употребления каждого слова, что встречается более одного раза.

As far as eye could reach he saw nothing but the stems of the great plants about him receding in the violet shade, and far overhead the multiple transparency of huge leaves filtering the sunshine to the solemn splendour of twilight in which he walked. Whenever he felt able he ran again; the ground continued soft and springy, covered with the same resilient weed which was the first thing his hands had touched in Malacandra. Once or twice a small red creature scuttled across his path, but otherwise there seemed to be no life stirring in the wood; nothing to fear—except the fact of wandering unprovisioned and alone in a forest of unknown vegetation thousands or millions of miles beyond the reach or knowledge of man.

C.S. Lewis, Out of the Silent Planet

Решение

package main

import (
    "fmt"
    "strings"
)

func countWords(text string) map[string]int {
    words := strings.Fields(strings.ToLower(text))
    frequency := make(map[string]int, len(words))
    for _, word := range words {
        word = strings.Trim(word, `.,"-`)
        frequency[word]++
    }
    return frequency
}

func main() {
    text := `As far as eye could reach he saw nothing but the stems of the
        great plants about him receding in the violet shade, and far overhead
        the multiple transparency of huge leaves filtering the sunshine to the
        solemn splendour of twilight in which he walked. Whenever he felt able
        he ran again; the ground continued soft and springy, covered with the
        same resilient weed which was the first thing his hands had touched in
        Malacandra. Once or twice a small red creature scuttled across his
        path, but otherwise there seemed to be no life stirring in the wood;
        nothing to fear -- except the fact of wandering unprovisioned and alone
        in a forest of unknown vegetation thousands or millions of miles
        beyond the reach or knowledge of man.`

    frequency := countWords(text)
    for word, count := range frequency {
        if count > 1 {
            fmt.Printf("%d %v\n", count, word)
        }
    }
}

package main

import (

"fmt"

"strings"

)

func countWords(text string) map[string]int {

words := strings.Fields(strings.ToLower(text))

frequency := make(map[string]int, len(words))

for _, word := range words {

word = strings.Trim(word, `.,"-`)

frequency[word]++

}

return frequency

}

func main() {

text := `As far as eye could reach he saw nothing but the stems of the

great plants about him receding in the violet shade, and far overhead

the multiple transparency of huge leaves filtering the sunshine to the

solemn splendour of twilight in which he walked. Whenever he felt able

he ran again; the ground continued soft and springy, covered with the

same resilient weed which was the first thing his hands had touched in

Malacandra. Once or twice a small red creature scuttled across his

path, but otherwise there seemed to be no life stirring in the wood;

nothing to fear -- except the fact of wandering unprovisioned and alone

in a forest of unknown vegetation thousands or millions of miles

beyond the reach or knowledge of man.`

frequency := countWords(text)

for word, count := range frequency {

if count > 1 {

fmt.Printf("%d %v\n", count, word)

}

Vasile Buldumac

Администрирую данный сайт с целью распространения как можно большего объема обучающего материала для языка программирования Go. В IT с 2008 года, с тех пор изучаю и применяю интересующие меня технологии. Проявляю огромный интерес к машинному обучению и анализу данных.

E-mail: vasile.buldumac@ati.utm.md

Образование

Технический Университет Молдовы (utm.md), Факультет Вычислительной Техники, Информатики и Микроэлектроники

2014 — 2018 Universitatea Tehnică a Moldovei, ИТ-Инженер. Тема дипломной работы «Автоматизация покупки и продажи криптовалюты используя технический анализ»
2018 — 2020 Universitatea Tehnică a Moldovei, Магистр, Магистерская диссертация «Идентификация человека в киберпространстве по фотографии лица»