Swift 数据容器全景手册：Sequence、Collection、Set、Dictionary 一次掌握

从协议层设计到实战选型，帮你彻底厘清「什么时候用 Array，什么时候用 Set」。

两个顶层协议：Sequence vs Collection

特性	Sequence	Collection
顺序访问	✅ 单向迭代	✅ 双向/随机访问
可遍历多次	❌ 不一定	✅ 总是
下标访问	❌ 无	✅ 有
count 复杂度	O(n)	O(1) 或 O(n)

一句话：所有 Collection 都是 Sequence，反之则不成立。

Sequence：只关心「能不能 for-in」

最小实现

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// 斐波那契作为无限序列
struct Fibonacci: Sequence {
    func makeIterator() -> some IteratorProtocol {
        return FibIterator()
    }
}

struct FibIterator: IteratorProtocol {
    private var a = 0, b = 1
    mutating func next() -> Int? {
        let value = a
        (a, b) = (b, a + b)
        return value
    }
}

// 使用
for (i, v) in Fibonacci().prefix(10).enumerated() {
    print("F[\(i)] = \(v)")
}

延迟特性（Lazy）

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// 不会立即分配 1_000_000 个元素
let huge = (0..<1_000_000).lazy.map { $0 * $0 }

Collection：在 Sequence 上加「下标」

核心层级

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Sequence
 └── Collection
      ├── MutableCollection
      ├── BidirectionalCollection
      └── RandomAccessCollection

自定义 Collection 示例

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// 只读字符串切片集合
struct SubstringCollection: Collection {
    let base: String
    let substrings: [Substring]

    var startIndex: Int { 0 }
    var endIndex:   Int { substrings.count }
    func index(after i: Int) -> Int { i + 1 }
    subscript(position: Int) -> Substring { substrings[position] }
}

四大常用容器对比

容器	有序?	唯一?	读写	典型场景
Array	✅	❌	随机读写	列表、栈、队列
Set	❌	✅	Hash 表	去重、交集、差集
Dictionary	❌	Key 唯一	键值映射	缓存、配置
NSOrderedSet	✅	✅	索引+唯一	有序去重（需 Foundation）

Array 深度指南

值语义与写时复制 (CoW)

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var a = [1, 2, 3]
var b = a           // 共享同一块内存
b.append(4)         // 触发 CoW，复制一份

性能陷阱：大数组拷贝

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// 避免在 for 循环中直接 append
let squared = largeArray.map { $0 * $0 }   // 一次分配

Set：哈希与唯一性的艺术

基本操作

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let odd: Set = [1, 3, 5]
let even: Set = [2, 4, 6]
print(odd.union(even))            // [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print(odd.intersection(even))     // []

自定义可哈希类型

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struct Point: Hashable {
    let x, y: Int
    // 自动合成 Hashable
}

let points: Set<Point> = [Point(x: 1, y: 2), Point(x: 3, y: 4)]

Dictionary：字典的正确打开方式

分组 & 计数

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let words = ["apple", "banana", "apricot"]
let grouped = Dictionary(grouping: words, by: { $0.first! })
// ["a": ["apple", "apricot"], "b": ["banana"]]

let counts = Dictionary(words.map { ($0, 1) }, uniquingKeysWith: +)

嵌套字典优雅读写

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extension Dictionary where Key == String, Value == Any {
    subscript(path path: String) -> Any? {
        get {
            var keys = path.split(separator: ".").map(String.init)
            return keys.reduce(self) { ($0 as? [String: Any])?[$1] }
        }
    }
}

let dict = ["user": ["profile": ["name": "Ada"]]]
print(dict[path: "user.profile.name"] ?? "N/A") // "Ada"

选型决策树

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需要下标随机访问？
├─ 是 → Collection
│   ├─ 需要唯一性 → Set / Dictionary
│   └─ 需要顺序   → Array
└─ 否 → Sequence（延迟计算，节省内存）

性能速查表

操作	Array	Set	Dictionary
append/insert	O(1) amortized	O(1)	O(1)
contains	O(n)	O(1)	O(1)
remove	O(n)	O(1)	O(1)
sort	O(n log n)	❌ 无序	❌ 无序

实战 Checklist

列表渲染 → Array
搜索去重 → Set
键值缓存 → Dictionary
大数据链式处理 → .lazy Sequence
需要有序去重 → NSOrderedSet（Foundation）

一句话总结

顺序访问用 Array，唯一性用 Set，键值映射用 Dictionary，延迟计算用 Sequence。

牢记这句口诀，Swift 数据结构选型不再纠结！