在 F# 中批量添加到 map

Question

我有一個簡單的類型：

type Token =
    {
        Symbol:     string
        Address:    string
        Decimals:   int
    }

和一個 memory 緩存（它們在數據庫中）：

let mutable private tokenCache : Map<string, Token> = Map.empty

令牌模塊的一部分。

有時我會以Token array的形式添加一些新條目，並且我想更新緩存。

它很少發生（每百萬次讀取不到一次）。

當我用新批次更新數據庫時，我也想更新緩存 map，我剛剛寫了這個：

tokenCache <- tokens |> Seq.fold (fun m i -> m.Add(i.Symbol, i)) tokenCache

由於這種情況很少發生，我並不真正關心性能，所以這個問題是出於好奇：

當我這樣做時，map 將在令牌數組中的每個條目重新創建一次：10 個新令牌，10 個 map 重新創建。 我認為這是處理這個問題的最“F#”方式。 這讓我想到：將 map 轉換為 KVP 列表，獲得不同的 output 並重新創建 map 不是更有效嗎？ 還是有另一種我沒有想到的方法？

Answer 1

這不是對所述問題的回答，而是對您在評論中提出的問題的澄清。

你表達的這個前提是不正確的：

map 將在令牌數組中的每個條目重新創建一次

map 實際上並沒有為每次插入完全重新創建。 但同時，您在評論中表達的另一個假設也是不正確的：

所以不變性是從語言的角度來看的，編譯器不會在幕后重新創建 object？

不變性是真實的。 但是 map 也不會每次都重新創建。 有時確實如此，但並非每次都如此。

我不會准確描述Map的工作原理，因為這太復雜了。 相反，我將在列表中說明原理。

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F# 列表是“單鏈表”，這意味着每個列表包含兩件事：（1）第一個元素（稱為“頭”）和（2）對 rest 元素（稱為“尾”）的引用（指針）。 這里要注意的關鍵是“其余元素”部分本身也是一個列表。

因此，如果您聲明這樣的列表：

let x = [1; 2; 3]

它將在 memory 中表示，如下所示：

x -> 1 -> 2 -> 3 -> []

名稱x是對第一個元素的引用，然后每個元素都有對下一個元素的引用，最后一個 - 對空列表的引用。 到目前為止，一切都很好。

現在讓我們看看如果向這個列表中添加一個新元素會發生什么：

let y = 42 :: x

現在列表y將表示如下：

y -> 42 -> 1 -> 2 -> 3 -> []

但這幅畫少了一半。 如果我們在比y更寬的 scope 中查看 memory ，我們會看到：

    x -> 1 -> 2 -> 3 -> []
         ^
         |
        /
y ->  42

因此，您會看到y列表包含兩件事（就像所有列表一樣）：第一個元素42和對元素1->2->3的 rest 的引用。 但是“其余元素”位不是y獨有的，它有自己的名稱x 。

因此，您有兩個列表x和y ，分別是 3 和 4 個元素，但它們一起只占用 memory 的 4 個單元格，而不是 7 個。

還有一點需要注意的是，當我創建y列表時，我不必從頭開始重新創建整個列表，我不必將1 、 2和3從x復制到y 。 這些單元格就在它們所在的位置，而y只得到了對它們的引用。

第三點要注意的是，這意味着將元素添加到列表中是一個 O(1) 操作。 沒有復制所涉及的清單。

第四點（希望是最后的）要注意的是，這種方法只有在不變性的情況下才有可能。 只是因為我知道x列表永遠不會改變，所以我可以參考它。 如果它可能發生變化，我將被迫復制它以防萬一。

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這種安排，其中數據結構的每次迭代都構建在前一個“之上”，稱為“持久數據結構”（嗯，更准確地說，它是一種持久數據結構）。

它的工作方式對於鏈表很容易看出，但它也適用於更多涉及的數據結構，包括地圖（表示為樹）。