如何从 Rust 中的 Vec 中获取项目？

Question

我正在寻找一种使用Vec 并返回一个元素的方法，而无需像remove 和swap_remove 那样恢复Vec 的不变量的开销：

fn take<T>(vec: Vec<T>, index: usize) -> Option<T>

但是，我找不到这样的方法。我错过了什么吗？这实际上是不安全的还是不可能的？

这是与Built in *safe* way to move out of Vec<T>? 不同的问题 目标是一个remove 方法，它不会对越界访问感到恐慌并返回一个Result。我正在寻找一种使用Vec 并返回其中一个元素的方法。上述问题的答案都没有解决我的问题。

Answer 1

你可以这样写你的函数：

fn take<T>(mut vec: Vec<T>, index: usize) -> Option<T> {
    if vec.get(index).is_none() {
        None
    } else {
        Some(vec.swap_remove(index))
    }
}

您在此处看到的代码（get 和swap_remove）保证为 O(1)。

然而，有点隐藏，vec 在函数末尾被丢弃，这个丢弃操作可能不是 O(1)，而是 O(n)（其中 n 是 @987654326 @)。如果T 实现了Drop，那么drop() 会为仍在向量内的每个元素调用，这意味着删除向量是保证O(n)。如果T没有实现Drop，那么Vec只需要释放内存。 dealloc 操作的时间复杂度取决于分配器并且没有指定，所以我们不能假设它是 O(1)。

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提到另一个使用迭代器的解决方案：

fn take<T>(vec: Vec<T>, index: usize) -> Option<T> {
    vec.into_iter().nth(index)
}

我正要写这个：

虽然Iterator::nth() 通常是线性时间操作，但向量上的迭代器会覆盖此方法，使其成为 O(1) 操作。

但后来我注意到，这仅适用于迭代切片的迭代器。将在上述代码中使用的 std::vec::IntoIter 迭代器不会覆盖 nth()。已经尝试过here，但似乎没那么容易。

所以，到目前为止，上面的迭代器解决方案是一个 O(n) 操作！更不用说删除向量所需的时间了，如上所述。

Answer 2

fn take<T>(vec: Vec<T>, index: usize) -> Option<T> 在标准库中不存在的原因是它通常不是很有用。例如，假设你有一个长度为 10 的Vec<String>，这意味着丢弃 9 个字符串而只使用 1。这似乎很浪费。

一般来说，标准库会尽量提供在最多场景下有用的 API，在这种情况下，使用fn take<T>(vec: &mut Vec<T>, index: usize) -> Option<T> 会更符合逻辑。

当然，唯一的问题是如何保留不变量：

• 可以通过与最后一个元素交换来保留它，这就是Vec::swap_remove 所做的，
• 可以通过移入后继元素来保留它，这就是Vec::drain 所做的。

这些非常灵活，可以适应更具体的场景，例如您的场景。

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适应swap_remove：

fn take<T>(mut vec: Vec<T>, index: usize) -> Option<T> {
    if index < vec.len() {
        Some(vec.swap_remove(index))
    } else {
        None
    }
}

适应drain：

fn take<T>(mut vec: Vec<T>, index: usize) -> Option<T> {
    if index < vec.len() {
        vec.drain(index..index+1).next()
    } else {
        None
    }
}

注意到前者效率更高：它是 O(1)。

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我正在寻找一种使用Vec 并返回一个元素的方法，而无需像remove 和swap_remove 那样恢复Vec 的不变量的开销。

这对我来说是过早的微优化。

首先要注意，要销毁vector的元素；您可以通过两种方式完成此操作：

1. swap_remove，然后遍历每个元素以销毁它们，
2. 遍历每个元素以销毁它们，跳过特定的index。

我不清楚后者是否会比前者快；如果有的话，它看起来更复杂，有更多的分支（我建议两个循环），这可能会甩掉预测器并且可能不太适合矢量化。

其次，在抱怨恢复 Vec 的不变量的开销之前，您是否正确分析解决方案？

如果我们查看swap_remove 变体，有 3 个步骤：

1. swap_remove (O(1)),
2. 销毁每个剩余元素 (O(N))，
3. 释放后备内存。

如果元素没有 Drop 实现，则可以优化第 2 步，否则我将在 (2) 或 (3) 中占主导地位。

TL;DR：恐怕您正在与幽灵问题作斗争，请在尝试优化之前简介。