Rust学习笔记 09：常见集合类型

对应代码文件：src/bin/09_collections.rs

运行命令：

cargo run --bin lesson09_collections

学习目标

集合用于保存运行时数量可变的数据。本节重点是 Vec、String 和 HashMap。

集合通常把数据放在堆上，因此遍历、插入、借用时都会涉及所有权规则。

• 掌握 Vec<T> 的创建、追加和遍历。
• 理解 String 是可增长、拥有所有权的 UTF-8 字符串。
• 掌握 HashMap<K, V> 的插入、读取和更新。
• 知道集合遍历时 move、borrow、mutable borrow 的区别。

核心概念速查

术语	基本意思	本节用途
Vec	可增长数组，元素类型相同。	适合保存运行时长度变化的数据。
String	拥有所有权、可增长的 UTF-8 字符串。	适合拼接、修改和保存输入文本。
HashMap	键值对集合。	适合通过键快速查找值。
迭代器 iterator	逐个产生元素的对象。	for 循环背后就是迭代器。
entry API	HashMap 的按键插入或更新接口。	entry(key).or_insert(value) 常用于计数。

完整源码

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    // Vec<T> 是可变长度数组，适合保存同类型列表。
    let mut numbers = vec![1, 2, 3];
    numbers.push(4);
    println!("Vec: {numbers:?}");

    for number in &numbers {
        println!("遍历 Vec: {number}");
    }

    // String 是 UTF-8 字符串，适合动态拼接文本。
    let mut text = String::from("Rust");
    text.push(' ');
    text.push_str("collections");
    println!("String: {text}");

    // HashMap<K, V> 保存键值对。
    let mut scores = HashMap::new();
    scores.insert(String::from("Alice"), 90);
    scores.insert(String::from("Bob"), 85);

    // entry 常用于“有则使用，无则插入”的逻辑。
    scores.entry(String::from("Alice")).or_insert(100);
    scores.entry(String::from("Carol")).or_insert(88);

    for (name, score) in &scores {
        println!("{name}: {score}");
    }
}

运行与观察

使用 cargo run --bin lesson09_collections 可以只运行本节示例。

这里的 --bin 后面写的是 Cargo.toml 中声明的目标名，不是 .rs 文件名。文件名用于组织源码，bin 名用于 Cargo 运行。

建议初学时先直接运行，再修改一两行代码观察编译器提示。Rust 的错误信息通常会指出所有权、类型或借用规则哪里不满足。

逐段解读

Vec 操作

示例创建 Vec，用 push 追加数字，再遍历打印。

借用遍历

for number in &numbers 不移动 Vec，循环后仍能继续使用。

String 拼接

push_str 追加字符串切片，修改原 String。

HashMap

scores.insert(name, score) 插入键值对，get 返回 Option<&V>。

专有词语详解

Vec

可增长数组，元素类型相同。

适合保存运行时长度变化的数据。

String

拥有所有权、可增长的 UTF-8 字符串。

适合拼接、修改和保存输入文本。

HashMap

键值对集合。

适合通过键快速查找值。

迭代器 iterator

逐个产生元素的对象。

for 循环背后就是迭代器。

entry API

HashMap 的按键插入或更新接口。

entry(key).or_insert(value) 常用于计数。

初学者拓展

Vec<T> 中所有元素必须是同一种类型。如果需要多种情况，可考虑枚举。

String 和 &str 不同。String 拥有数据，&str 借用数据。

HashMap 的键需要能哈希和比较相等。常见键如 String、整数都可以。

iter() 借用元素，iter_mut() 可变借用元素，into_iter() 通常会消费集合。

常见误区

• 不要在持有集合元素引用时随意修改集合结构，可能触发借用冲突。
• HashMap::get 返回 Option，因为键可能不存在。
• 字符串按字节存储，处理中文字符时不要随意用数字索引。
• 遍历 Vec<String> 时，如果写 for item in values，通常会移动每个元素。

进阶练习与参考答案

练习 1：Vec 过滤

要求：从数字列表中收集所有偶数。

参考答案：

fn main() {
    let numbers = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6];
    let evens: Vec<i32> = numbers.iter().copied().filter(|n| n % 2 == 0).collect();
    println!("{:?}", evens);
}

解释：iter() 借用元素，copied() 把 &i32 转成 i32。

练习 2：词频统计

要求：统计字符串中每个单词出现次数。

参考答案：

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let text = "rust rust book";
    let mut counts = HashMap::new();
    for word in text.split_whitespace() {
        *counts.entry(word).or_insert(0) += 1;
    }
    println!("{:?}", counts);
}

解释：entry 返回对应键的位置，不存在时先插入 0。

练习 3：修改 Vec 元素

要求：把 Vec 中每个数字都乘以 10。

参考答案：

fn main() {
    let mut numbers = vec![1, 2, 3];
    for number in &mut numbers {
        *number *= 10;
    }
    println!("{:?}", numbers);
}

解释：&mut numbers 产生可变引用，*number 解引用后修改元素。

相关笔记

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