Python Map 底层存储结构
在 Python 中，map 是一种用于存储键-值对的数据结构。map 在不同编程语言中有不同的实现方式，Python 中的 map 是基于哈希表（hash table）实现的。
1. 哈希表概述
哈希表是一种常用的数据结构，它能够在平均情况下以 O(1) 的时间复杂度实现对键-值对的查找、插入和删除操作。哈希表的核心思想是通过哈希函数将键映射到数组的索引位置，从而实现快速访问。
2. Python 中的哈希表
Python 中的哈希表由 dict 类型实现，而 map 就是 dict 的别名。我们可以使用 {} 或者 dict() 构造函数来创建一个 map。
下面是一个简单的示例代码：
# 创建一个 map
person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'gender': 'female'}
# 添加新的键-值对
person['city'] = 'New York'
# 访问键-值对
print(person['name']) # 输出：Alice
# 删除键-值对
del person['age']
# 遍历所有键-值对
for key, value in person.items():
print(key, value)
上述代码中，我们创建了一个名为 person 的 map，它包含了姓名、年龄、性别和城市等键-值对。我们可以通过索引访问键-值对，也可以使用 del 关键字删除键-值对，还可以使用 items() 方法遍历所有键-值对。
3. 哈希冲突
在哈希表中，不同的键可能会被哈希函数映射到相同的索引位置，这种情况被称为哈希冲突。为了解决哈希冲突，Python 使用了开放定址法中的线性探测（linear probing）方法。
当发生哈希冲突时，Python 会尝试找到下一个可用的索引位置，直到找到一个空槽或者遍历完整个数组。这样，即使发生哈希冲突，我们仍然可以通过线性探测方法找到正确的键-值对。
下面是一个简单的示例代码，演示了哈希冲突的情况：
# 创建一个含有 10 个元素的 map
map = {}
for i in range(10):
map[i] = i * 2
# 哈希冲突
map[10] = 20
# 访问键-值对
print(map[10]) # 输出：20
在上述代码中，我们创建了一个含有 10 个键-值对的 map。当我们尝试添加一个新的键-值对 map[10] = 20 时，发生了哈希冲突。然而，通过线性探测的方法，我们仍然可以正确地访问到该键-值对。
序列图
下面是一个基于 mermaid 语法的序列图，描述了使用 map 的过程：
sequenceDiagram
participant User
participant Map
User->>Map: 创建 map
User->>Map: 添加键-值对
User->>Map: 访问键-值对
User->>Map: 删除键-值对
User->>Map: 遍历键-值对
Note over User, Map: 完成操作
在序列图中，我们可以看到用户与 map 之间的交互过程，包括创建 map、添加键-值对、访问键-值对、删除键-值对和遍历键-值对等操作。
类图
下面是一个基于 mermaid 语法的类图，展示了 map 的类结构：
classDiagram
class Map {
- array: list
- size: int
+ __init__(self)
+ __getitem__(self, key)
+ __setitem__(self, key, value)
+ __del
