在大多数的编程语言中，映射容器的键必须以单一值存在。这种映射方法经常被用在诸如信息检索上，如根据通讯簿的名字进行检索。但随着查询条件越来越复杂，检索也会变得越发困难
但随着查询条件越来越复杂，检索也会变得越发困难。下面例子中涉及通讯簿的结构，结构如下：
type Profile struct {
Name string
Age int
Married bool
}
并且准备好了一堆原始数据，需要算法实现构建索引和查询的过程，代码如下：
func main() {
list := []*Profile{
{Name: "张三", Age: 30, Married: true},
{Name: "李四", Age: 21},
{Name: "王麻子", Age: 21},
{Age: 210, Married: true},
}
buildIndex(list)
queryData("张三", 30)
}
需要用算法实现 buildIndex() 构建索引函数及 queryData() 查询数据函数，查询到结果后将数据打印出来。
下面，分别基于传统的基于哈希值的多键索引和利用 map 特性的多键索引进行查询。
基于哈希值的多键索引及查询
传统的数据索引过程是将输入的数据做特征值。这种特征值有几种常见做法：
- 将特征使用某种算法转为整数，即哈希值，使用整型值做索引。
- 将特征转为字符串，使用字符串做索引。
数据都基于特征值构建好索引后，就可以进行查询。查询时，重复这个过程，将查询条件转为特征值，使用特征值进行查询得到结果。
1) 字符串转哈希值
本例中，查询键（classicQueryKey）的特征值需要将查询键中每一个字段转换为整型，字符串也需要转换为整型值，这里使用一种简单算法将字符串转换为需要的哈希值，代码如下：
func simpleHash(str string) (ret int) {
// 遍历字符串的每一个ASCII字符
for i := 0; i < len(str); i++ {
// 取出字符
c := str[i]
// 将字符的ASCII码相加
ret += int(c)
}
return
}
代码说明如下：
- 第 1 行传入需要计算哈希值的字符串。
- 第 4 行，根据字符串的长度，遍历这个字符串的每一个字符，以 ASCII 码为单位。
- 第 9 行，c 变量的类型为 uint8，将其转为 int 类型并累加。
哈希算法有很多，这里只是选用一种大家便于理解的算法。哈希算法的选用的标准是尽量减少重复键的发生，俗称“哈希冲撞”，即同样两个字符串的哈希值重复率降到最低。
2) 查询键
有了哈希算法函数后，将哈希函数用在查询键结构中。查询键结构如下：
/ 查询键
type classicQueryKey struct {
Name string // 要查询的名字
Age int // 要查询的年龄
}
// 计算查询键的hash值
func (c *classicQueryKey) hash() int {
// 将名字的hash和年龄hash合并
return simpleHash(c.Name) + c.Age*1000000
}
代码说明如下：
- 第 2 行，声明查询键的结构，查询键包含需要索引和查询的字段。
- 第 8 行，查询键的成员方法哈希，通过调用这个方法获得整个查询键的哈希值。
- 第 10 行，查询键哈希的计算方法：使用 simpleHash() 函数根据给定的名字字符串获得其哈希值。同时将年龄乘以 1000000 与名字哈希值相加。
哈希值构建过程如下图所示
3) 构建索引
本例需要快速查询，因此需要提前对已有的数据构建索引。前面已经准备好了数据查询键，使用查询键获得哈希即可对数据进行快速索引，参考下面的代码：
/ 创建hash值到数据的索引关系
var mapper = make(map[int][]*Profile)
// 构建数据索引
func buildIndex(list []*Profile) {
// 遍历所有的数据
for _, profile := range list {
// 构建数据的查询索引
key := classicQueryKey{profile.Name, profile.Age}
// 计算数据的hash值，取出已经存在的记录
existValue := mapper[key.hash()]
// 将当前数据添加到已经存在的记录切片中
existValue = append(existValue, profile)
// 将切片重新设置到映射中
mapper[key.hash()] = existValue
}
}
代码说明如下：
- 第 2 行，实例化一个 map，键类型为整型，保存哈希值；值类型为 *Profile，为通讯簿的数据格式。
- 第 5 行，构建索引函数入口，传入数据切片。
- 第 8 行，遍历数据切片的所有数据元素。
- 第 11 行，使用查询键（classicQueryKey）来辅助计算哈希值，查询键需要填充两个字段，将数据中的名字和年龄赋值到查询键中进行保存。
- 第 14 行，使用查询键的哈希方法计算查询键的哈希值。通过这个值在 mapper 索引中查找相同哈希值的数据切片集合。因为哈希函数不能保证不同数据的哈希值一定完全不同，因此要考虑在发生哈希值重复时的处理办法。
- 第 17 行，将当前数据添加到可能存在的切片中。
- 第 20 行，将新添加好的数据切片重新赋值到相同哈希的 mapper 中。
具体哈希结构如下图所示。
图：哈希结构
这种多键的算法就是哈希算法。map 的多个元素对应哈希的“桶”。哈希函数的选择决定桶的映射好坏，如果哈希冲撞很厉害，那么就需要将发生冲撞的相同哈希值的元素使用切片保存起来。
4) 查询逻辑
从已经构建好索引的数据中查询需要的数据流程如下：
- 给定查询条件（名字、年龄）。
- 根据查询条件构建查询键。
- 查询键生成哈希值。
- 根据哈希值在索引中查找数据集合。
- 遍历数据集合逐个与条件比对。
- 获得结果。
总结
基于哈希值的多键索引查询和利用 map 特性的多键索引查询的代码复杂程度显而易见。聪明的程序员都会利用 Go语言的特性进行快速的多键索引查询。
其实，利用 map 特性的例子中的 map 类型即便修改为下面的格式，也一样可以获得同样的结果：
- var mapper = make(map[interface{}]*Profile)
代码量大大减少的关键是：Go语言的底层会为 map 的键自动构建哈希值。能够构建哈希值的类型必须是非动态类型、非指针、函数、闭包。
- 非动态类型：可用数组，不能用切片。
- 非指针：每个指针数值都不同，失去哈希意义。
- 函数、闭包不能作为 map 的键。
package main
import "fmt"
type Profile struct {
Name string
Age int
Married bool
}
func simpleHash(str string) (ret int) {
// 遍历字符串的每一个ASCII字符
for i := 0; i < len(str); i++ {
// 取出字符
c := str[i]
// 将字符的ASCII码相加
ret += int(c)
}
return
}
// 查询键
type classicQueryKey struct {
Name string // 要查询的名字
Age int // 要查询的年龄
}
// 计算查询键的hash值
func (c *classicQueryKey) hash() int {
// 将名字的hash和年龄hash合并
return simpleHash(c.Name) + c.Age*1000000
}
// 创建hash值到数据的索引关系
var mapper = make(map[int][]*Profile)
// 构建数据索引
func buildIndex(list []*Profile) {
// 遍历所有的数据
for _, profile := range list {
// 构建数据的查询索引
key := classicQueryKey{profile.Name, profile.Age}
// 计算数据的hash值，取出已经存在的记录
existValue := mapper[key.hash()]
// 将当前数据添加到已经存在的记录切片中
existValue = append(existValue, profile)
// 将切片重新设置到映射中
mapper[key.hash()] = existValue
}
}
func queryData(name string, age int) {
// 根据给定查询条件构建查询键
keyToQuery := classicQueryKey{name, age}
// 计算查询键的哈希值，并查询，获得同哈希值的所有结果集合
resultList := mapper[keyToQuery.hash()]
// 遍历结果结合
for _, result := range resultList {
// 与查询结果比对，确认找到打印结果
if result.Name == name && result.Age == age {
fmt.Println(result)
return
}
}
// 没有查询到时，打印结果
fmt.Println("no found")
}
func main() {
list := []*Profile{
{Name: "张三", Age: 30, Married: true},
{Name: "李四", Age: 21},
{Name: "王麻子", Age: 21},
}
buildIndex(list)
queryData("张三", 30)
}