如何实现高效的双向哈希表？

Pythondict是非常有用的数据结构：

d = {'a': 1, 'b': 2}

d['a'] # get 1

有时，您还想按值编制索引。

d[1] # get 'a'

哪个是实现此数据结构的最有效方法？有官方推荐的方法吗？

这是一个双向类，其dict灵感来自于从Python字典中的值中查找键，并进行了修改以允许以下2）和3）。

注意 ：

• 1）修改标准字典后，反向目录会 bd.inverse自动更新bd。
• 2）逆目录 bd.inverse[value]始终是一个列表的key，使得bd[key] == value。
• 3）与https://pypi.python.org/pypi/bidict中的bidict模块不同，这里我们可以有两个具有相同值的键，这非常重要。

码：

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)

用法示例：

bd = bidict({'a': 1, 'b': 2})  
print(bd)                     # {'a': 1, 'b': 2}                 
print(bd.inverse)             # {1: ['a'], 2: ['b']}
bd['c'] = 1                   # Now two keys have the same value (= 1)
print(bd)                     # {'a': 1, 'c': 1, 'b': 2}
print(bd.inverse)             # {1: ['a', 'c'], 2: ['b']}
del bd['c']
print(bd)                     # {'a': 1, 'b': 2}
print(bd.inverse)             # {1: ['a'], 2: ['b']}
del bd['a']
print(bd)                     # {'b': 2}
print(bd.inverse)             # {2: ['b']}
bd['b'] = 3
print(bd)                     # {'b': 3}
print(bd.inverse)             # {2: [], 3: ['b']}

您可以通过相反的顺序添加键值对来使用相同的字典本身。

d = {'a'：1，'b'：2}
revd = dict（[d.items（）中i的反向（i）]）
d.update（revd）

一个穷人的双向哈希表将仅使用两个字典（这些字典已经是高度调整的数据结构）。

索引上还有一个bidict包：

• https://pypi.python.org/pypi/bidict

bidict的源代码可以在github上找到：

• https://github.com/jab/bidict

下面的代码片段实现了一个可逆（双射）映射：

class BijectionError(Exception):
    """Must set a unique value in a BijectiveMap."""

    def __init__(self, value):
        self.value = value
        msg = 'The value "{}" is already in the mapping.'
        super().__init__(msg.format(value))


class BijectiveMap(dict):
    """Invertible map."""

    def __init__(self, inverse=None):
        if inverse is None:
            inverse = self.__class__(inverse=self)
        self.inverse = inverse

    def __setitem__(self, key, value):
        if value in self.inverse:
            raise BijectionError(value)

        self.inverse._set_item(value, key)
        self._set_item(key, value)

    def __delitem__(self, key):
        self.inverse._del_item(self[key])
        self._del_item(key)

    def _del_item(self, key):
        super().__delitem__(key)

    def _set_item(self, key, value):
        super().__setitem__(key, value)

此实现的优点是inversea的属性BijectiveMap再次是a BijectiveMap。因此，您可以执行以下操作：

>>> foo = BijectiveMap()
>>> foo['steve'] = 42
>>> foo.inverse
{42: 'steve'}
>>> foo.inverse.inverse
{'steve': 42}
>>> foo.inverse.inverse is foo
True

可能是这样的：

import itertools

class BidirDict(dict):
    def __init__(self, iterable=(), **kwargs):
        self.update(iterable, **kwargs)
    def update(self, iterable=(), **kwargs):
        if hasattr(iterable, 'iteritems'):
            iterable = iterable.iteritems()
        for (key, value) in itertools.chain(iterable, kwargs.iteritems()):
            self[key] = value
    def __setitem__(self, key, value):
        if key in self:
            del self[key]
        if value in self:
            del self[value]
        dict.__setitem__(self, key, value)
        dict.__setitem__(self, value, key)
    def __delitem__(self, key):
        value = self[key]
        dict.__delitem__(self, key)
        dict.__delitem__(self, value)
    def __repr__(self):
        return '%s(%s)' % (type(self).__name__, dict.__repr__(self))

如果多个键具有给定的值，则必须决定要发生什么。给定对的双向性很容易被后来插入的一对消灭。我实现了一个可能的选择。

范例：

bd = BidirDict({'a': 'myvalue1', 'b': 'myvalue2', 'c': 'myvalue2'})
print bd['myvalue1']   # a
print bd['myvalue2']   # b        

首先，您必须确保值映射的关键是一对一的，否则，将无法构建双向映射。

第二，数据集有多大？如果没有太多数据，则仅使用2个单独的地图，并在更新时同时更新两个地图。或者更好的方法是使用现有的解决方案（例如Bidict），该解决方案仅包含2个字典，并内置更新/删除功能。

但是，如果数据集很大，则不希望保留2个字典：

• 如果键和值都是数字，请考虑使用插值法近似映射的可能性。如果映射功能（及其
  反向功能）可以覆盖绝大多数键值对，那么您只需要在地图中记录离群值即可。

• 如果大多数访问是单向的（键-值），则完全可以逐步构建反向映射，以时间换取
  空间。

码：

d = {1: "one", 2: "two" }
reverse = {}

def get_key_by_value(v):
    if v not in reverse:
        for _k, _v in d.items():
           if _v == v:
               reverse[_v] = _k
               break
    return reverse[v]

不幸的是，最高评分的答案bidict无效。

共有三个选项：

1. 子类字典：您可以创建的子类dict，但要小心。你需要写的自定义实现update，pop，initializer，setdefault。该dict实现不叫__setitem__。这就是为什么评分最高的答案存在问题。

2. 从UserDict继承：就像dict一样，不同之处在于所有例程都可以正确调用。它在幕后使用了一个dict，称为data。您可以阅读Python文档，或使用在Python 3中可以使用的按方向列表的简单实现。很抱歉没有一字不漏地包含它：我不确定它的版权。

3. 从抽象基类继承：从collections.abc继承将帮助您获得新类的所有正确协议和实现。除非双向字典也可以加密并缓存到数据库，否则这是过分的。

TL; DR-将其用于您的代码。阅读 Trey Hunner的文章以了解详细信息。