不能在递归斐波那契实现中将不可变借用的 HashMap 缓存作为可变借用

Question

我想实现斐波那契数列并缓存已计算的结果。我不确定这种方法在 Rust 中是否可行，但它是我想到的最好的方法。这是代码：

use std::collections::HashMap;

pub fn fib_hash(n: u32) -> u64 {
    let mut map: HashMap<u32, u64> = HashMap::new();

    // This is the engine which recurses saving each value in the map
    fn f(map: &HashMap<u32, u64>, n: u32) -> u64 {
        let c = match map.get(&n) {
            Some(&number) => number,
            _ => 0,
        };
        if c != 0 {
            return c;
        }
        let m = match n {
            1 if n < 1 => 0,
            1...2 => 1,
            _ => f(&map, n - 1) + f(&map, n - 2),
        };
        map.insert(n, m);
        m
    }
    f(&map, n)
}

想法是有一个可以重复使用的 "global" HashMap。但是，我猜这实际上是不可能的，因为我们最终将有多个可变的地图借用者。这是我得到的错误

生锈 2015

error[E0596]: cannot borrow immutable borrowed content `*map` as mutable
  --> src/lib.rs:20:9
   |
7  |     fn f(map: &HashMap<u32, u64>, n: u32) -> u64 {
   |               ------------------ use `&mut HashMap<u32, u64>` here to make mutable
...
20 |         map.insert(n, m);
   |         ^^^ cannot borrow as mutable

生锈 2018

error[E0596]: cannot borrow `*map` as mutable, as it is behind a `&` reference
  --> src/lib.rs:20:9
   |
7  |     fn f(map: &HashMap<u32, u64>, n: u32) -> u64 {
   |               ------------------ help: consider changing this to be a mutable reference: `&mut std::collections::HashMap<u32, u64>`
...
20 |         map.insert(n, m);
   |         ^^^ `map` is a `&` reference, so the data it refers to cannot be borrowed as mutable

我可以在 Rust 中使用这种方法吗？这个问题的最佳解决方案是什么？

Answer 1

您将 f 的 map 参数声明为 &HashMap<u32, u64>，这是一个不可变引用，只允许您调用 get 和其他不修改的函数HashMap。使用 &mut HashMap<u32, u64> 作为 map 的类型来要求允许变异的引用。这还要求您使用 &mut map 而不是 &map.

来注释调用站点

就我个人而言，我会使用一种不同的方法，即使用所有权转移而不是引用。但是每个人都有自己的风格。

pub fn fib_hash(n: u32) -> u64 {
    // This is the engine which recurses saving each value in the map
    fn f(map: HashMap<u32, u64>, n: u32) -> (HashMap<u32, u64>, u64) {
        if let Some(&number) = map.get(&n) {
            return (map, number);
        }
        let (map, a) = f(map, n - 1);
        let (mut map, b) = f(map, n - 2);
        let res = a + b;
        map.insert(n, res);
        (map, res)
    }
    let mut map = HashMap::new();
    map.insert(0, 0);
    map.insert(1, 1);
    map.insert(2, 1);
    f(map, n).1
}

Playground

Answer 2

诀窍是使 map 成为参数列表中的可变引用（并明确使用生命周期）：

use std::collections::HashMap;

fn fib<'a>(n: u32, memo: &'a mut HashMap<u32, u32>) -> u32 {
    if n <= 2 {
        return 1;
    }

    return match memo.get(&n) {
        Some(&sum) => sum,
        None => {
            let new_fib_sum = fib(n - 1, memo) + fib(n - 2, memo);
            memo.insert(n, new_fib_sum);
            new_fib_sum
        }
    };
}

fn main() {
    let mut memo: HashMap<u32, u32> = HashMap::new();
    let n = 10; //or user input...or whatever
    print!("{}", fib(n, &mut memo));
}

不能在递归斐波那契实现中将不可变借用的 HashMap 缓存作为可变借用

Cannot borrow immutable borrowed HashMap cache as mutable in a recursive Fibonacci implementation

mutable

rust

borrow-checker