【Rust Exercism 练习详解：Anagram + Space Age + Sublist（附完整代码与深度解读）】

Rust Exercism 练习系列详解（Anagram、Space Age、Sublist）

大家好，我是 小杍随笔 。最近在刷 Exercism Rust Track 时，遇到了几个经典练习：Anagram（变位词） 、Space Age（行星年龄） 和 Sublist（子列表判断） 。这些练习分别考察了 生命周期（lifetimes） 、trait 默认实现 + 宏 、枚举 + 模式匹配 + windows API 等 Rust 核心特性。

下面我把我们讨论的过程、代码实现和详细解读整理成一篇，供大家参考。

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1. Anagram（变位词判断）

练习要求：给定一个目标词和若干候选词，找出所有是目标词变位词（anagram）的候选词。忽略大小写，不把单词自身视为变位词，支持 Unicode。

关键点：

• 需要调整函数签名中的生命周期
• 使用小写 + 排序判断字母组成是否相同

完整实现：

use std::collections::HashSet;

fn normalize(s: &str) -> Vec<char> {
    let mut chars: Vec<char> = s.to_lowercase().collect();
    chars.sort_unstable();
    chars
}

pub fn anagrams_for<'a>(word: &str, possible_anagrams: &[&'a str]) -> HashSet<&'a str> {
    let word_norm = normalize(word);

    possible_anagrams
        .iter()
        .filter(|&&candidate| {
            // 排除自身（忽略大小写）
            if candidate.to_lowercase() == word.to_lowercase() {
                return false;
            }
            normalize(candidate) == word_norm
        })
        .copied()
        .collect()
}

解读 ：normalize 函数把字符串转为小写字符并排序，是判断变位词最简洁高效的方式。生命周期 'a 确保返回的引用与输入候选词生命周期一致。

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2. Space Age（行星年龄计算）

练习要求：给定秒数，计算在不同行星上相当于多少年（每个行星轨道周期不同）。

关键点：

• From<u64> 实现
• Planet trait 为每个行星实现 years_during

推荐实现（清晰版）：

#[derive(Debug)]
pub struct Duration {
    seconds: u64,
}

const SECONDS_PER_EARTH_YEAR: u64 = 31_557_600;

const MERCURY: f64 = 0.2408467;
const VENUS: f64 = 0.61519726;
const EARTH: f64 = 1.0;
const MARS: f64 = 1.8808158;
const JUPITER: f64 = 11.862615;
const SATURN: f64 = 29.447498;
const URANUS: f64 = 84.016846;
const NEPTUNE: f64 = 164.79132;

impl From<u64> for Duration {
    fn from(s: u64) -> Self {
        Duration { seconds: s }
    }
}

pub trait Planet {
    fn years_during(d: &Duration) -> f64;
}

pub struct Mercury;

impl Planet for Mercury {
    fn years_during(d: &Duration) -> f64 {
        d.seconds as f64 / SECONDS_PER_EARTH_YEAR as f64 / MERCURY
    }
}

// Venus、Earth、Mars、Jupiter、Saturn、Uranus、Neptune 同理实现...

计算公式 ：

行星年数 = (秒数 ÷ 地球年秒数) ÷ 该行星轨道周期（地球年）

优化建议 ：可以使用 macro_rules! 消除重复代码，或者用关联常量 + 默认实现让代码更 DRY。

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3. Sublist（子列表 / 超列表判断）

练习要求：判断两个列表的关系：

• Equal（完全相等）
• Sublist（第一个是第二个的子列表）
• Superlist（第一个是第二个的超列表）
• Unequal（以上均不成立）

核心函数解读：

fn is_sublist(needle: &[i32], haystack: &[i32]) -> bool {
    if needle.len() > haystack.len() {
        return false;
    }
    haystack.windows(needle.len()).any(|w| w == needle)
}

详细解读：

• haystack.windows(needle.len())：滑动窗口 API，返回大列表中所有长度等于 needle 的连续子切片 。
  • 例如 haystack = [1,2,3,4]，needle.len()=2 时，会产生 [1,2]、[2,3]、[3,4]。
• .any(|w| w == needle)：只要有一个窗口与 needle 完全相等，就返回 true。

这是 Rust 中判断连续子列表的最优雅写法，零成本、高性能。

完整 sublist 函数（推荐现代写法）：

#[derive(Debug, PartialEq, Eq)]
pub enum Comparison {
    Equal,
    Sublist,
    Superlist,
    Unequal,
}

pub fn sublist(first_list: &[i32], second_list: &[i32]) -> Comparison {
    if first_list.is_empty() && second_list.is_empty() {
        return Comparison::Equal;
    }
    if first_list.is_empty() {
        return Comparison::Sublist;
    }
    if second_list.is_empty() {
        return Comparison::Superlist;
    }

    match first_list.len().cmp(&second_list.len()) {
        std::cmp::Ordering::Equal => {
            if first_list == second_list {
                Comparison::Equal
            } else {
                Comparison::Unequal
            }
        }
        std::cmp::Ordering::Less => {
            if is_sublist(first_list, second_list) {
                Comparison::Sublist
            } else {
                Comparison::Unequal
            }
        }
        std::cmp::Ordering::Greater => {
            if is_sublist(second_list, first_list) {
                Comparison::Superlist
            } else {
                Comparison::Unequal
            }
        }
    }
}

match 表达式解读 ：
first_list.len().cmp(&second_list.len()) 返回 Ordering::Equal / Less / Greater，用于快速分流逻辑，避免不必要的检查。

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总结与建议

1. Anagram 重点掌握生命周期和字符串规范化。
2. Space Age 练习 trait 默认实现、常量提取和代码去重（宏或关联常量）。
3. Sublist 是 Rust 迭代器和模式匹配的经典案例，windows() + any() 是必学技巧。

这些练习难度适中，但覆盖了 Rust 很多重要概念。建议多读官方文档中关于 lifetimes 、traits 、iterators 的章节。

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文章标签 ：

Rust、Exercism、Rust 练习、生命周期、Trait、Sublist、Anagram、Space Age、Rust 入门

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