集合类型

深入解析 Swift 三大集合类型：Array、Set 和 Dictionary。从基础操作到底层性能优化，助你编写高效、安全的 Swift 代码。

Swift 提供了三种主要的集合类型：Array（有序数组）、Set（无序集合）和 Dictionary（键值对字典）。它们均由泛型实现，具备严格的类型安全，并针对性能进行了深度优化。

Array (数组)

数组是有序的元素集合，允许重复值。

创建与访问

// 创建
var numbers: [Int] = [1, 2, 3]
var zeros = Array(repeating: 0, count: 3) // [0, 0, 0]

// 访问与修改
numbers.append(4)
numbers[0] = 10
let first = numbers[0] // 10

遍历

for (index, value) in numbers.enumerated() {
    print("Item \(index): \(value)")
}

值语义与写时复制 (Copy-on-Write)

Swift 集合是值类型（Value Types）。但在底层，Swift 使用写时复制 (CoW) 技术优化性能。只有当确实发生修改时，才会执行实际的内存拷贝。

var a = [1, 2, 3]
var b = a // 此时 a 和 b 共享内存
b.append(4) // 此时 b 发生拷贝，a 保持不变

Set (集合)

Set 是无序且不包含重复元素的集合。存储在 Set 中的类型必须遵循 Hashable 协议。

核心操作

Set 提供了强大的数学集合运算功能。

let oddDigits: Set = [1, 3, 5, 7, 9]
let evenDigits: Set = [0, 2, 4, 6, 8]
let primeDigits: Set = [2, 3, 5, 7]

// 并集
oddDigits.union(evenDigits).sorted()
// [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

// 交集
oddDigits.intersection(evenDigits).sorted()
// []

// 差集
oddDigits.subtracting(primeDigits).sorted()
// [1, 9]

Dictionary (字典)

字典存储键值对（Key-Value Pairs），键必须遵循 Hashable 协议。

操作与访问

var airports = ["YYZ": "Toronto Pearson", "DUB": "Dublin"]

// 访问（返回 Optional）
if let airportName = airports["DUB"] {
    print("The name of the airport is \(airportName).")
}

// 修改
airports["LHR"] = "London" // 新增
airports["YYZ"] = "Toronto" // 更新

// 默认值访问
let airport = airports["XYZ", default: "Unknown"]

集合协议与高阶函数

所有集合类型都遵循 Collection 和 Sequence 协议，支持丰富的高阶函数，如 map, filter, reduce。

let values = [1, 2, 3, 4, 5]
let squaredEvens = values
    .filter { $0 % 2 == 0 }
    .map { $0 * $0 }
// [4, 16]

性能与并发 (Swift 6)

性能：Array 在尾部追加元素通常是 O(1)，插入中间是 O(n)。Set 和 Dictionary 的查找、插入、删除平均复杂度为 O(1)。
并发安全：Swift 集合类型本身不是线程安全的。在并发环境中（如 Swift 6 的严格并发检查下），若需跨 Actor 传递集合，应确保元素类型是 Sendable 的。值语义使得不可变集合（let）在并发访问时是天然安全的。

总结

熟练掌握 Array、Set 和 Dictionary 的特性及适用场景，是编写高质量 Swift 代码的基础。利用写时复制机制和高阶函数，可以在保证性能的同时，极大提升代码的表达力。