Wie kann eine bidirektionale Hash-Tabelle in Python eine effiziente schlüssel- und wertbasierte Indizierung ermöglichen?

Implementierung einer effizienten bidirektionalen Hash-Tabelle

Eine Hash-Tabelle oder Wörterbuchdatenstruktur bietet eine effiziente Indizierung und den Abruf von Werten anhand von Schlüsseln. Manchmal ist es jedoch wünschenswert, auch nach Werten zu indizieren. Eine bidirektionale Hash-Tabelle ermöglicht sowohl schlüsselbasierte als auch wertbasierte Indizierung.

Benutzerdefinierte Implementierung mithilfe einer bidirektionalen Klasse

Die Python-Dict-Implementierung bietet eine unidirektionale Zuordnung von Schlüsseln zu Werten. Um eine bidirektionale Hash-Tabelle zu erstellen, können wir unsere eigene Klasse erstellen, die von der dict-Klasse erbt:

<code class="python">class bidict(dict):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(bidict, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.inverse = {}
        for key, value in self.items():
            self.inverse.setdefault(value, []).append(key)

    def __setitem__(self, key, value):
        if key in self:
            self.inverse[self[key]].remove(key)
        super(bidict, self).__setitem__(key, value)
        self.inverse.setdefault(value, []).append(key)

    def __delitem__(self, key):
        self.inverse.setdefault(self[key], []).remove(key)
        if self[key] in self.inverse and not self.inverse[self[key]]:
            del self.inverse[self[key]]
        super(bidict, self).__delitem__(key)</code>

Hauptmerkmale:

• Das inverse Attribut verwaltet eine Zuordnung von Werten zu einer Liste von Schlüsseln.
• Wenn ein Schlüssel-Wert-Paar hinzugefügt wird, wird die inverse Zuordnung automatisch aktualisiert.
• Wenn ein Schlüssel gelöscht wird, wird auch die inverse Zuordnung aktualisiert aktualisiert, um den Schlüssel zu entfernen.
• Die bidirektionale Natur ermöglicht sowohl den d[Schlüssel]- als auch den d[Wert]-Zugriff.
• Es ermöglicht, dass mehrere Schlüssel denselben Wert haben.

Beispielverwendung:

<code class="python">bd = bidict({'a': 1, 'b': 2})

print(bd)  # {'a': 1, 'b': 2}
print(bd.inverse)  # {1: ['a'], 2: ['b']}

bd['c'] = 1  # Two keys have the same value
print(bd)  # {'a': 1, 'c': 1, 'b': 2}
print(bd.inverse)  # {1: ['a', 'c'], 2: ['b']}</code>

Vorteile:

Diese Implementierung kombiniert die Effizienz der Diktatdatenstruktur von Python mit der Flexibilität von bidirektionaler Zugriff. Es ist ein leistungsstarkes Tool für verschiedene Anwendungen, bei denen eine wertbasierte Indizierung erforderlich ist.

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