在递归Fibonacci实现中，不能将不可变借用的HashMap缓存借用为可变

Question

我想实现Fibonacci系列以及缓存已经计算的结果。我不确定这种方法在Rust中是否可行，但它是我提出的最好的方法。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)
}

我们的想法是拥有一个可以重复使用的“全球”HashMap。但是，我猜这不可能，因为我们最终会为地图提供多个可变借款人。这是我得到的错误

锈2015年

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

Rust 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？什么是这个问题的最佳解决方案？

Answer 1

你将map的f参数声明为&HashMap<u32, u64>，这是一个不可变的引用，只允许你调用get和其他不修改HashMap的函数。使用&mut HashMap<u32, u64>作为map的类型，需要一个允许变异的引用。这还要求您使用&mut map而不是&map来注释调用站点。

就个人而言，我会使用一种不同的方法来使用所有权转移而不是引用。但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));
}