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劇照 | 《霸王別姬》
作者：oldPanda
來源：https://old-panda.com/2020/02/09/python-ordereddict
現象
根據哈希表的定義，以及之前簡單實現過的一個字典數據結構，當 Key 被插入哈希表後，哈希表根據散列函數求出的值來安排這個 Key 所在的位置，所以當我們遍歷哈希表的時候， Key 的順序是不確定的，因此碼農在使用哈希表這個數據結構的時候，是不應該依賴於 Key 的插入順序來達到某些目的的。
但有的時候我們可能會對哈希表中 Key 的插入順序感興趣，這時有經驗的 Python 工程師就會用 collections 中的 OrderedDict 來保持插入 Key 的順序。
>>> d1 = {}
>>> d1['a'] = 1
>>> d1['b'] = 2
>>> d1['c'] = 3
>>> d1['d'] = 4
>>> d1['e'] = 5
>>> d1
{'b': 2, 'd': 4, 'c': 3, 'a': 1, 'e': 5}
>>> from collections import OrderedDict
>>> d2 = OrderedDict()
>>> d2['a'] = 1
>>> d2['b'] = 2
>>> d2['c'] = 3
>>> d2['d'] = 4
>>> d2['e'] = 5
>>> d2
OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3), ('d', 4), ('e', 5)])
>>>
d1 是一個普通的字典實例，我們按照 abcde 的順序插入 Key 之後，打印 d1 顯示的是亂序的，這符合我們對哈希表的理解， d2 是一個 OrderedDict 實例，同樣按 abcde 的順序插入，從輸出結果我們能看到它記憶了插入的順序。那麼問題來了，它是如何做到的？
原理
還是去源碼中一探究竟，找到 Python 3 的 OrderedDict 實現。
不難發現，在繼承 了自身的 dict 之後，類中還聲明瞭一個循環雙向鏈表 self.__root 作爲自己的屬性，用另一個 dict 結構 self.__map 來存儲 Key 到鏈表節點的對應關係，這樣在更新或刪除一個已有 Key 的時候，能在常數時間內完成對雙向鏈表的操作。
這幾個數據結構的關係如下所示，注意 self.__root 總是指向雙向鏈表的頭部。
這樣在遍歷 OrderedDict 的時候，直接過一遍循環雙向鏈表即可。
但類變得複雜了，相應的操作也會複雜起來，但上述的兩種數據結構的結合，仍然能夠做到對字典示例常數級操作。查詢（ __getitem__ ）操作比較直觀，可以通過調用父類的函數來完成。下面重點記錄插入和刪除操作是如何進行的。
插入
插入操作調用魔術方法 __setitem__ ，當 Key 存在時，直接調用父類函數，複雜的情況是當 Key 不存在的時候，不僅需要把鍵值對放到哈希表中，還要同步更新 self.__map 和 self.__root 。
初始化新 Key 的鏈表節點
找到雙向鏈表的尾端，因爲是循環鏈表，所以可以直接通過
self.__root.prev得到將新的鏈表節點放到雙向鏈表的尾端
調用父類的插入函數處理新的鍵值對
刪除
刪除操作調用 __delitem__
調用父類的刪除函數刪掉給定的 Key
通過
self.__map定位到將要刪除的 Key 對應的鏈表節點從鏈表中將這個節點刪除
顯然，關於有順序的哈希表，核心是對循環雙向鏈表的操作，而鏈表的插入刪除都是常數級操作，又用了一個 dict 來保證查詢的常數級操作，所以既能記錄 Key 插入的順序，又能保證操作的時間複雜度。
但是。。。
在 Python 3.7 的發佈中，官宣了 Python 原生的 dict 就能保證 Key 的插入順序。
The insertion-order preservation nature of dict objects is now an official part of the Python language spec.
這是否就意味着 OrderedDict 變得多餘了呢？StackOverflow 上有個討論列出了 Python 3.7 中原生 dict 與 OrderedDict 的區別，主要有兩條。
OrderedDict 支持對 Key 的順序有關的操作，比如說把某個 Key 挪到頭部或者尾部，逆序給出 Key 的序列（這個特性在 Python 3.8 中加到了原生
dict中）等OrderedDict 比較的時候會把 Key 的插入順序考慮進去，而 dict 不會，比如說
>>> from collections import OrderedDict
>>> OrderedDict([(1,1), (2,2)]) == OrderedDict([(2,2), (1,1)])
False
>>> dict([(1,1), (2,2)]) == dict([(2,2), (1,1)])
True
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