练习 17：字典

你应该熟悉 Python 的dict类。无论什么时候，你编写这样的代码：

cars = {'Toyota': 4, 'BMW': 20, 'Audi': 10}

您在使用字典，将车的品牌（“丰田”，“宝马”，“奥迪”）和你有的数量（4，20，10）关联起来。现在使用这种数据结构应该是你的第二本能，你可能甚至不考虑它是如何工作的。在本练习中，您将通过从已经创建的数据结构，实现自己的Dictionary来了解dict的工作原理。您在本练习中的目标是，根据我在这里写的代码实现自己的Dictionary版本。

挑战性练习

在本练习中，您将完全记录并理解我编写的一段代码，然后尽可能地，根据记忆编写自己的版本。本练习的目的是，学习剖析和理解复杂的代码。能够内在化或记忆，如何创建一个简单的数据结构（如字典）是很重要的性。我发现，学习剖析和理解一段代码的最好方法是，根据自己的学习和记忆来重新实现它。

将其看做一个“原件”类。原件来自绘画，其中你绘制一幅由他人创作的画，优于创作它的副本。这样做会教你如何绘画并且提高你的技能。代码和绘画是相似的，因为所有的信息都为复制准备好了，所以你可以通过复制他们的工作，轻松地向别人学习。

制作一份“代码大师的副本”

要创建一份“代码大师副本”，你将遵循这个的流程，我称之为 CASMIR 流程：

复制代码，使其正常工作。你的副本应该完全一样。这有助于您了解它，并强制您仔细研究它。
使用注释来标注代码，并为所有代码写一个分析，确保您了解每一行以及它的作用。这可能涉及到您编写的其他代码，来将整个概念结合在一起。
使用简洁的说明，为这个代码的工作原理总结一般结构。这是函数列表和每个函数的作用。
记住这个算法和关键代码段的简洁描述。
根据记忆实现可以实现的东西，当你用尽细节时，回顾您的笔记和原始代码来记住更多内容。
当你需要从你的记忆中复制的时候，重复此过程多次。你的记忆中的副本并不必须是完全一样的，但应接近，并通过你创建的相同测试。

这样做将使您深入了解数据结构的工作原理，但更为重要的是，帮助您内在化和回忆此数据结构。您终将能够理解该概念，并在需要创建数据结构时实现数据结构。这也是训练你的大脑，在未来记住其他的数据结构和算法。

警告

我要做的唯一的警告是，这是一个很简单，愚蠢，缓慢的Dictionary实现。你真的复制了一个简单愚蠢的Dictionary ，它具有所有的基本元素和作用，但需要大量改进来用于生产。当我们到达练习 19 并研究性能调整时，会进行这些改进。现在，只需实现这个简单的版本，就可以了解数据结构的基础知识。

复制代码

首先我们查看Dictionary的代码，你需要复制它：

from dllist import DoubleLinkedList

class Dictionary(object):
    def __init__(self, num_buckets=256):
        """Initializes a Map with the given number of buckets."""
        self.map = DoubleLinkedList()
        for i in range(0, num_buckets):
            self.map.push(DoubleLinkedList())

    def hash_key(self, key):
        """Given a key this will create a number and then convert it to
        an index for the aMap's buckets."""
        return hash(key) % self.map.count()

    def get_bucket(self, key):
        """Given a key, find the bucket where it would go."""
        bucket_id = self.hash_key(key)
        return self.map.get(bucket_id)

    def get_slot(self, key, default=None):
        """
        Returns either the bucket and node for a slot, or None, None
        """
        bucket = self.get_bucket(key)

        if bucket:
            node = bucket.begin
            i = 0

            while node:
                if key == node.value[0]:
                    return bucket, node
                else:
                    node = node.next
                    i += 1

        # fall through for both if and while above
        return bucket, None

    def get(self, key, default=None):
        """Gets the value in a bucket for the given key, or the default."""
        bucket, node = self.get_slot(key, default=default)
        return node and node.value[1] or node

    def set(self, key, value):
        """Sets the key to the value, replacing any existing value."""
        bucket, slot = self.get_slot(key)

        if slot:
            # the key exists, replace it
            slot.value = (key, value)
        else:
            # the key does not, append to create it
            bucket.push((key, value))

    def delete(self, key):
        """Deletes the given key from the Map."""
        bucket = self.get_bucket(key)
        node = bucket.begin

        while node:
            k, v = node.value
            if key == k:
                bucket.detach_node(node)
                break

    def list(self):
        """Prints out what's in the Map."""
        bucket_node = self.map.begin
        while bucket_node:
            slot_node = bucket_node.value.begin
            while slot_node:
                print(slot_node.value)
                slot_node = slot_node.next
            bucket_node = bucket_node.next

该代码使用您现有的DoubleLinkedList代码来实现dict数据结构。如果您不完全了解DoubleLinkedList，那么您应该尝试使用代码复制过程，让我们更好地理解它。一旦您确定您了解DoubleLinkedList，您可以键入此代码并使其正常工作。记住，在开始标注之前，它必须是完美的副本。你可以做的最糟糕的事情，是标注我的代码的破损或不正确的副本。

为了帮助您获得正确的代码，我写了一个快速和简陋的小型测试脚本：

from dictionary import Dictionary

# create a mapping of state to abbreviation
states = Dictionary()
states.set('Oregon', 'OR')
states.set('Florida', 'FL')
states.set('California', 'CA')
states.set('New York', 'NY')
states.set('Michigan', 'MI')

# create a basic set of states and some cities in them
cities = Dictionary()
cities.set('CA', 'San Francisco')
cities.set('MI', 'Detroit')
cities.set('FL', 'Jacksonville')

# add some more cities
cities.set('NY', 'New York')
cities.set('OR', 'Portland')


# print(out some cities
print('-' * 10)
print("NY State has: %s" % cities.get('NY'))
print("OR State has: %s" % cities.get('OR'))

# print(some states
print('-' * 10)
print("Michigan's abbreviation is: %s" % states.get('Michigan'))
print("Florida's abbreviation is: %s" % states.get('Florida'))

# do it by using the state then cities dict
print('-' * 10)
print("Michigan has: %s" % cities.get(states.get('Michigan')))
print("Florida has: %s" % cities.get(states.get('Florida')))

# print(every state abbreviation
print('-' * 10)
states.list()

# print(every city in state
print('-' * 10)
cities.list()

print('-' * 10)
state = states.get('Texas')

if not state:
  print("Sorry, no Texas.")

# default values using ||= with the nil result
# can you do this on one line?
city = cities.get('TX', 'Does Not Exist')
print("The city for the state 'TX' is: %s" % city)

我希望你也可以正确地键入这个代码，但是当你进入大师副本的下一个阶段时，你会把它变成一个正式的自动测试，你可以运行pytest。现在，只要让这个脚本工作，就可以让Dictionary类工作，之后你可以在下一个阶段清理它。

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挑战性练习

制作一份“代码大师的副本”

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