如何以O(1)（大O表示法）访问字典中作为键的对象的方法？

问题场景 #

以下代码尝试直接构造等价实例来调用字典键对象的方法，但会报错：

from random import randint
class Node():
    def GetUse(self):
        return self.Used
    def setUse(self):
        self.Used=True
    def __init__(self, id):
        self.id = int(id)
        self.Used=False
    def __hash__(self):
        return hash(self.id)
    def __eq__(self, other):
        return self.id == other.id
    def __str__(self):
        return f"(id: {self.id}, Used: {self.Used})"
    def __repr__(self):
        return f"(id: {self.id}, Used: {self.Used})"
    def __lt__(self, other):
        return self.id > other.id

N=10
dDict={Node(i):[randint(100,200),randint(100,200)] for i in range(1,N+1)}
dDict[Node(1)].setUse() # ERROR

报错原因是dDict[Node(1)]取到的是字典对应的值（一个列表），而非作为键的Node(1)实例，列表没有setUse()方法。

目前已知可通过O(n)的遍历方式实现需求：

for i in dDict:
    if i==Node(1): i.setUse()

O(1)解决方案 #

核心思路是提前保存每个Node实例的引用，通过id直接映射到对应实例，无需遍历字典。

修改后的代码示例：

from random import randint
class Node():
    def GetUse(self):
        return self.Used
    def setUse(self):
        self.Used=True
    def __init__(self, id):
        self.id = int(id)
        self.Used=False
    def __hash__(self):
        return hash(self.id)
    def __eq__(self, other):
        return self.id == other.id
    def __str__(self):
        return f"(id: {self.id}, Used: {self.Used})"
    def __repr__(self):
        return f"(id: {self.id}, Used: {self.Used})"
    def __lt__(self, other):
        return self.id > other.id

N=10
# 先创建所有Node实例，用id映射保存引用
id_to_node = {i: Node(i) for i in range(1, N+1)}
# 用映射中的实例构建目标字典
dDict = {node: [randint(100,200), randint(100,200)] for node in id_to_node.values()}
# O(1)时间定位实例并调用方法
id_to_node[1].setUse()

原理说明 #

字典的索引操作dDict[key]仅返回对应的值，不会返回键本身。即使新构造的Node(1)和字典中的键实例满足相等性与哈希一致性，它依然是全新实例，无法直接通过索引获取字典内的原键实例。通过维护id_to_node映射表，我们可以直接通过id快速定位目标实例，实现O(1)的访问效率。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user14272