Golang – 陣列、切片與映射

單元：映射（maps）的宣告與操作

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簡介

在 Go 語言中，映射（map） 是一種內建的雜湊資料結構，提供了「鍵 → 值」的對應關係。相較於陣列或切片只能以整數索引存取資料，map 允許使用任何可比較（comparable）的型別作為鍵，讓我們能以更自然的方式表達「字典」或「關聯陣列」的概念。

掌握 map 的正確宣告與操作，不僅能簡化程式邏輯，還能提升效能與可讀性。無論是 設定使用者設定檔、統計字頻、或是 快取資料，map 都是不可或缺的工具。本篇文章將從基礎宣告開始，逐步帶你了解常見的 CRUD（Create、Read、Update、Delete）操作、迭代方式、以及在實務開發中需要注意的陷阱與最佳實踐。

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核心概念

1. Map 的基本宣告

Go 的 map 需要在宣告時指定 鍵的型別 與 值的型別，語法如下：

var m map[keyType]valueType

然而，僅使用 var 會得到一個 nil map，此時若直接寫入會觸發 panic。常見的建立方式有兩種：

1. 使用 make
2. 使用字面值（map literal）

範例 1：使用 make 建立空的 map

package main

import "fmt"

func main() {
    // 建立一個以字串為鍵、整數為值的 map
    scores := make(map[string]int)

    // 直接寫入鍵值對
    scores["Alice"] = 85
    scores["Bob"] = 92

    fmt.Println(scores) // map[Alice:85 Bob:92]
}

重點：make 會在底層分配記憶體，使 map 成為可寫入的狀態。

範例 2：使用字面值一次建立多筆資料

package main

import "fmt"

func main() {
    // 直接以字面值建立 map
    countryCode := map[string]string{
        "TW": "Taiwan",
        "JP": "Japan",
        "US": "United States",
    }

    fmt.Println(countryCode["JP"]) // Japan
}

2. 讀取與檢查鍵是否存在

直接使用 m[key] 會回傳對應的值，若鍵不存在則回傳該值型別的 零值。若需要同時判斷鍵是否真的存在，必須使用「雙賦值」語法：

value, ok := m[key]

• value：鍵對應的值（若不存在則為零值）
• ok：布林值，鍵存在時為 true，否則 false

範例 3：安全讀取與判斷

package main

import "fmt"

func main() {
    ages := map[string]int{
        "Tom":  28,
        "Lily": 31,
    }

    // 嘗試讀取不存在的鍵
    if age, ok := ages["John"]; ok {
        fmt.Printf("John is %d years old.\n", age)
    } else {
        fmt.Println("John 的年齡資料不存在。")
    }

    // 正常讀取
    if age, ok := ages["Tom"]; ok {
        fmt.Printf("Tom is %d years old.\n", age)
    }
}

3. 更新與刪除

• 更新：直接指派新值即可，若鍵不存在則會自動新增。
• 刪除：使用內建函式 delete(map, key)，若鍵不存在則不會產生錯誤。

範例 4：更新與刪除

package main

import "fmt"

func main() {
    inventory := map[string]int{
        "apple":  5,
        "banana": 3,
    }

    // 更新：把 apple 數量加 2
    inventory["apple"] += 2 // 現在是 7

    // 新增：加入 orange
    inventory["orange"] = 4

    // 刪除 banana
    delete(inventory, "banana")

    fmt.Println(inventory) // map[apple:7 orange:4]
}

4. 迭代 Map

使用 for range 可以遍歷 map，返回 鍵 與 值。需要注意的是，map 的遍歷順序是 隨機且不保證穩定，若需要有序輸出，必須自行排序鍵或值。

範例 5：遍歷與排序

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

func main() {
    scores := map[string]int{
        "Alice": 88,
        "Bob":   95,
        "Cathy": 73,
    }

    // 直接遍歷（順序不固定）
    fmt.Println("未排序的遍歷：")
    for name, score := range scores {
        fmt.Printf("%s => %d\n", name, score)
    }

    // 若要依名稱字母排序
    fmt.Println("\n依名稱排序後的遍歷：")
    keys := make([]string, 0, len(scores))
    for k := range scores {
        keys = append(keys, k)
    }
    sort.Strings(keys) // 依字母排序

    for _, k := range keys {
        fmt.Printf("%s => %d\n", k, scores[k])
    }
}

5. Map 的零值與初始化

• nil map：未使用 make 或字面值建立的 map 為 nil，只能讀取（會得到零值）或判斷是否為 nil，寫入會 panic。
• 空 map：使用 make 建立的 map 雖然長度為 0，但已可安全寫入。

範例 6：nil 與空 map 的差異

package main

import "fmt"

func main() {
    var nilMap map[string]int // nil map
    emptyMap := make(map[string]int) // 空 map

    fmt.Println("nilMap == nil :", nilMap == nil)   // true
    fmt.Println("len(nilMap) :", len(nilMap))      // 0

    // 寫入 nil map 會 panic
    // nilMap["a"] = 1 // <-- 會觸發 runtime panic

    // 寫入空 map是安全的
    emptyMap["a"] = 1
    fmt.Println("emptyMap :", emptyMap) // map[a:1]
}

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常見陷阱與最佳實踐

陷阱	說明	建議的做法
直接寫入 nil map	未初始化的 map 只能讀取，寫入會 panic。	使用 make 或 字面值 初始化；若不確定是否為 nil，先檢查 if m == nil { m = make(map[...]) }
鍵的可比較性	只能使用可比較的型別（如 slice、map、function）作為鍵會編譯錯誤。	使用 基本型別、指標、或 自訂結構（只要所有欄位皆可比較）
遍歷順序不固定	依賴遍歷順序的程式在不同執行時可能得到不同結果。	若需順序，先收集鍵 再排序，或使用 slice 搭配 map
共享底層結構	把 map 作為函式參數傳遞時，實際上是傳遞 引用，函式內的變更會影響外部。	若不想被修改，傳入副本（newMap := make(map[...]); for k,v := range src { newMap[k]=v }）
容量預估	預設容量為 0，頻繁擴容會影響效能。	使用 make(map[...], initialCap) 預估容量，減少重新分配次數

最佳實踐小結

1. 初始化即使用：除非有特別需求，盡量以 make 或字面值直接建立 map。
2. 雙賦值檢查：讀取前使用 value, ok := m[key]，避免誤把零值當成有效資料。
3. 避免在高併發環境直接寫入同一 map：若多個 goroutine 同時寫入，需要使用 sync.RWMutex 或 sync.Map（Go 1.9+）保護。
4. 適度預估容量：對大資料量的 map，使用 make(map[...], cap) 可提升效能。
5. 保持鍵的唯一性：若鍵是自訂結構，確保所有欄位的值能唯一辨識資料，避免意外覆寫。

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實際應用場景

場景	為何適合使用 map	範例簡述
字頻統計	需要快速查詢與累加字元出現次數	讀取文字後 freq[ch]++
快取 (Cache)	以唯一鍵（如 URL）快速取得緩存資料	cache[url] = responseBody
設定檔解析	以鍵值對形式儲存設定項目，支援動態查詢	讀取 JSON 後 config["port"]
關聯式資料	把 ID 映射到完整結構，避免重複搜尋	users[id] = User{...}
圖形演算法	用鄰接表表示圖的連接關係	adjList[node] = []int{...}

小技巧：在需要頻繁讀寫且資料量不大時，直接使用 map；若資料量極大或需要持久化，考慮結合 sync.Map、LRU Cache 或外部資料庫。

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總結

• Map 是 Go 中最彈性的鍵值資料結構，支援任意可比較的鍵型別。
• 正確的 初始化（make 或字面值）是避免 panic 的第一步。
• 使用 雙賦值 讀取可以同時取得值與鍵是否存在的資訊，提升程式安全性。
• 迭代順序不保證，若需有序輸出，必須自行排序鍵或值。
• 在 高併發 或 大型資料 場景下，適時使用 sync.RWMutex、sync.Map 或 預估容量，可顯著提升效能與穩定性。

掌握了 map 的宣告與操作，你就能在日常開發中快速構建字典、快取、設定管理等多種功能，為 Go 程式的可讀性與效能奠定堅實基礎。祝你在 Golang 的世界裡玩得開心，寫出更乾淨、更高效的程式碼！