Rustlings 11_hashmaps 练习解析：用 HashMap 掌握 Rust 键值映射的实战用法

Rustlings 的 11_hashmaps 练习组（exercises/11_hashmaps/README.md）带你完成 Rust 标准库中 HashMap 数据结构的完整入门：从声明与插入键值对，到 Entry API 的条件插入，再到用 HashMap 做分组聚合统计。本文逐题拆解这 3 道练习的题目要求、核心 API 与官方参考解法，并结合 solutions/11_hashmaps/ 中的参考答案说明每个关键步骤背后的实现原理，帮助你系统掌握 HashMap 的日常用法。

什么是 Hash Map

按 exercises/11_hashmaps/README.md 的定义，Hash map（哈希表）允许你将一个值与某个特定的键关联起来。它在其他语言中有不同的叫法：

• C++ 中称为 unordered map（无序映射）；
• Python 中称为 dictionary（字典）；
• 其他语言中常称 associative array（关联数组）。

README 同时指出：Hash map 正是前面讲 Vec 时提到的“另一种数据结构”。这一伏笔可以回溯到 exercises/05_vecs/README.md——其中明确写道“我们将稍后再谈另一种有用的数据结构，即哈希表”。两者共同构成了 Rust 中最常用的两大集合类型：Vec 存储有序的值列表，HashMap 存储键到值的映射。

按 exercises/README.md 中的练习与书章节映射表，hashmaps 对应 Rust 官方书 §8.3（Storing Keys with Associated Values in Hash Maps），这也是本练习组 Further information 一节所指向的章节。

练习位置与运行方式

本练习组位于 exercises/11_hashmaps/ 目录，包含 3 个练习文件：

文件	主题
hashmaps1.rs	声明 HashMap 并用 insert 插入键值对
hashmaps2.rs	Entry API：entry(...).or_insert(...) 条件插入
hashmaps3.rs	Entry API：entry(...).or_default() 聚合统计

根据 website/content/usage/index.md 的说明，初始化 Rustlings 后直接运行 rustlings 命令即可进入 watch 模式，它会按预定顺序带你逐题完成练习，并在你每次修改 exercises/ 目录下的文件后自动重新运行当前练习。每个练习文件中搜索 TODO 即可定位需要修改的位置；进入 watch 模式后按 h 可以获取提示。每个练习自带 #[cfg(test)] 测试模块，练习完成的判据就是这些测试全部通过。

练习一：声明 HashMap 并插入键值对

exercises/11_hashmaps/hashmaps1.rs 的题面要求：定义一个“水果篮子”HashMap，键是水果名称（字符串），值是该种水果的数量。要求放入至少 3 种不同的水果，且水果总数至少为 5。题目已替你插入 2 根香蕉：

use std::collections::HashMap;

fn fruit_basket() -> HashMap<String, u32> {
    // TODO: Declare the hash map.
    // let mut basket =

    // Two bananas are already given for you :)
    basket.insert(String::from("banana"), 2);

    // TODO: Put more fruits in your basket.

    basket
}

官方参考解法（见 solutions/11_hashmaps/hashmaps1.rs）只补了两处：

let mut basket = HashMap::new();   // 声明空 HashMap，必须加 mut
basket.insert(String::from("apple"), 3);
basket.insert(String::from("mango"), 1);

这里有三个值得注意的细节：

1. HashMap 需要从 std::collections 中引入，它不在预编译作用域里；
2. 键类型是 String——任何用作 HashMap 键的类型都必须实现 Hash 和 Eq trait，String 天然满足；
3. 后续要对 map 做插入操作，绑定必须声明为 mut。

该练习的两个测试分别用 basket.len() >= 3 校验种类数、用 basket.values().sum::<u32>() >= 5 校验数量总和——values() 返回所有值的迭代器，sum::<u32>() 是迭代器上的累加方法，这两个 API 在本组练习中反复出现。

练习二：Entry API 与自定义类型作为键

exercises/11_hashmaps/hashmaps2.rs 把场景升级为“收集水果做果糕”：篮子里已有 Apple（4）、Mango（2）、Lychee（5）三种水果，你必须在不改动已有水果数量的前提下补充水果，使每种水果至少 1 个、总数超过 11。

这道题的第一个考点是把自定义枚举用作 HashMap 的键。题面已给出：

#[derive(Hash, PartialEq, Eq, Debug)]
enum Fruit {
    Apple,
    Banana,
    Mango,
    Lychee,
    Pineapple,
}

要让一个类型能当 HashMap 的键，它必须 derive（或手动实现）Hash 与 PartialEq + Eq trait——这是 Rust 对“键的可哈希性”的编译期约束。Debug 则用于测试中的格式化输出。

第二个考点是 Entry API。循环需要“若该水果不在篮子里则插入一个”：

for fruit in fruit_kinds {
    // TODO: Insert new fruits if they are not already present in the
    // basket. Note that you are not allowed to put any type of fruit that's
    // already present!
}

参考解法（solutions/11_hashmaps/hashmaps2.rs）一行搞定：

basket.entry(fruit).or_insert(5);

entry(fruit) 返回一个 Entry，表示该键“已存在”或“可插入”两种状态；or_insert(5) 表示：键已存在则保留原值不动，键不存在则插入 5。这恰好满足题目“不允许再插入已有水果”的约束——对比之下，直接 insert 会覆盖已有键的值，从而破坏 Apple=4、Mango=2、Lychee=5 的初始数据。

该练习的 4 个测试覆盖了所有约束：test_given_fruits_are_not_modified 断言原有三种水果数量未变；at_least_five_types_of_fruits 用 len() 断言种类数不少于 5；greater_than_eleven_fruits 用 values().sum::<u32>() 断言总数超过 11；all_fruit_types_in_basket 则用 basket.get(&fruit_kind) 逐一确认五种水果都存在且数量大于 0。另外注意测试辅助函数用 HashMap::from_iter(content) 从键值元组切片构造初始 map，这是另一个常用的构造方式。

练习三：用 or_default 聚合统计足球比分

exercises/11_hashmaps/hashmaps3.rs 是本组最综合的一道题：给定一个多行字符串，每行格式为 "<队伍1>,<队伍2>,<队伍1进球数>,<队伍2进球数>"，要求构建一张积分表，记录每支球队的总进球数（goals_scored）和总失球数（goals_conceded）。

题目已搭好骨架：值类型是一个带 #[derive(Default)] 的结构体，new() 的字段默认值就是 0：

#[derive(Default)]
struct TeamScores {
    goals_scored: u8,
    goals_conceded: u8,
}

fn build_score_table(results: &str) -> HashMap<&str, TeamScores> {
    let mut scores = HashMap::<&str, TeamScores>::new();
    // ...
}

注意这里有两个细节：

• 键类型是 &str 而非 String，因为队名直接来自输入字符串的切片，无需拥有所有权——&str 同样实现了 Hash 和 Eq，可以作键；
• HashMap::<&str, TeamScores>::new() 用了 turbofish 语法显式标注类型参数，避免类型推断失败。

解析循环中，题面已经用 line.split(',') 和 next() 取出四个字段，并用 parse().unwrap() 把进球数解析为 u8（题面注释说明：因为还没学到错误处理，所以先用 unwrap）。你需要补全 TODO 处的聚合逻辑。参考解法（solutions/11_hashmaps/hashmaps3.rs）如下：

// Insert the default with zeros if a team doesn't exist yet.
let team_1 = scores.entry(team_1_name).or_default();
// Update the values.
team_1.goals_scored += team_1_score;
team_1.goals_conceded += team_2_score;

// Similarly for the second team.
let team_2 = scores.entry(team_2_name).or_default();
team_2.goals_scored += team_2_score;
team_2.goals_conceded += team_1_score;

这里用的是 Entry API 的另一个方法：or_default()。它的语义是：键已存在则返回对现有值的可变引用，键不存在则先插入 TeamScores::default()（即两个字段均为 0 的值）再返回其可变引用。正因为返回的是 &mut 引用，后续才能直接对 goals_scored / goals_conceded 做累加。

这道题还隐含一个数据关系：队伍 1 的进球就是队伍 2 的失球，反之亦然，所以每处理一行比赛结果，两支球队的结构体都要更新一次。测试数据包含 5 场比赛、6 支球队：

England,France,4,2
France,Italy,3,1
Poland,Spain,2,0
Germany,England,2,1
England,Spain,1,0

对应的 3 个测试验证：build_scores 用 contains_key 确认 6 支球队全部出现在表中；validate_team_score_1 断言 England 的 goals_scored == 6、goals_conceded == 4；validate_team_score_2 断言 Spain 的 goals_scored == 0、goals_conceded == 3。

核心 API 小结

贯穿这 3 道练习，HashMap 的关键 API 可以归纳如下（均可在当前仓库的练习与参考解法中找到实际用例）：

API	作用	用例出处
HashMap::new()	创建空 map（可用 turbofish 标注类型参数）	hashmaps1 解法、hashmaps3 题面
HashMap::from_iter(iter)	从键值对迭代器构造 map	hashmaps2 测试
map.insert(key, value)	插入/覆盖一个键值对	hashmaps1 解法
map.get(&key)	按键查找，返回 Option<&V>	hashmaps2 测试
map.contains_key(&key)	判断键是否存在	hashmaps3 测试
map.len() / map.values()	元素个数 / 所有值的迭代器	各练习的测试断言
map.entry(key).or_insert(v)	键不存在时才插入 v	hashmaps2 解法
map.entry(key).or_default()	键不存在时插入 Default 值并返回可变引用	hashmaps3 解法

学习建议

完成本组练习时，建议按以下顺序自测：先在本地把三个 TODO 都补全并让 watch 模式的测试全部变绿，再对照 solutions/11_hashmaps/ 下的三个参考解法，重点关注 entry().or_insert() 与 entry().or_default() 的行为差异——前者需要你显式给出插入的默认值，后者要求值类型实现 Default，而返回的可变引用让你可以就地累加更新。理解这两个方法后，你就掌握了 Rust 中“按键查找并安全更新”这一最常见模式的标准写法，也为后续更复杂的集合操作打下了基础。