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淺析Go語言容器之?dāng)?shù)組和切片的使用_Golang

作者：宇宙之一粟 ? 更新時間： 2022-12-04 編程語言

在 Java 的核心庫中，集合框架可謂鼎鼎大名：Array 、List、Set、Queue、HashMap 等等，隨便拎一個出來都值得開發(fā)者好好學(xué)習(xí)如何使用甚至是背后的設(shè)計源碼（這類文章也挺多，大家上網(wǎng)隨便一搜）。

雖然 Go 語言沒有如此豐富的容器類型，但也有一些基本的容器供開發(fā)者使用，接下來讓我們一一認識這些容器類型吧。

序列容器

序列容器存儲特定類型的數(shù)據(jù)元素。目前有 5 種序列容器的實現(xiàn)：

  • array
  • vector
  • deque
  • list
  • forward_list

這些序列容易可以用順序的方式保存數(shù)據(jù)，利用這些序列容易能夠編寫有效的代碼，重復(fù)使用標(biāo)準庫的模塊化。

數(shù)組

Go 語言中的數(shù)組類型有點類似 C++ 中的數(shù)據(jù)，Go 的數(shù)組初始化定義后，在編譯時就不會再變更。

定義數(shù)組的方式如下：

var a [10]int
b := [5]string {"H", "e", "l", "l", "o"}

[n]T 類型就表示含有 n 個類型為 T 的數(shù)組，本例中就是 a 變量表示含有 10 個 int 類型的整型數(shù)組；b 變量表示含有 5 個 string 類型的字符串?dāng)?shù)組。 數(shù)組的長度作為其類型的一部分，因此數(shù)組的長度是無法調(diào)整的。

package main

import "fmt"

func main() {
	var a [10]int
	a[0] = 2022
	a[1] = 2023
	
	fmt.Println(a[0], a[1])
	fmt.Println(a)

	b := [5]string {"H", "e", "l", "l", "o"}
	
	fmt.Println(b)
}

運行結(jié)果如下：

Vector

你可能會好奇，Go 語言又沒有 C++ 中的 Vector 類型，為什么會舉出這個例子。

其實 Go 最初有一個 Vector 類型的實現(xiàn)，但在 2011 年 10 月 11 日，在 Go 語言的開發(fā)階段被刪除了。保留了現(xiàn)在的切片，而切片就變成了實際上更好的 Vector 實現(xiàn)。

一個數(shù)組有固定的大小，但切片是一個動態(tài)、靈活的數(shù)組元素的視圖，在實際中，切片比數(shù)組更為常見。

[]T 表示是一個具有類型 T 的元素切片，[]byte?是 byte slice，指元素為 byte 的 slice；[]string?是 string slice，指元素為 string 的 slice。

切片通過指定兩個切點 a[low : high]，可以定義如下的 sliceExample 切片：

sliceExample := []string{"Say", "Hello", "to", "you"}

切片對比數(shù)組的最大優(yōu)點就是：可以隨著增加和刪除來增加或減少容器的大小。我們來看一個例子：

package main

import "fmt"

// remove i indexed item in a slice
func remove(s []string, i int) []string {
	copy(s[i:], s[i+1:])
	return s[:len(s)-1]
}

func main() {
	primes := [6]int{2, 3, 5, 7, 11, 13}

	var s []int = primes[1:4]
	fmt.Println(s)

	sliceExample := []string{"Say", "Hello", "to", "you"}
	sliceExample = append(sliceExample, ",My Gopher Friends~")

	fmt.Println("Append Slice: ", sliceExample)

	sliceExample = remove(sliceExample, 0)

	fmt.Println("After Removed Item: ", sliceExample)
}

運行結(jié)果如下圖：

我們分享了 Go 語言提供的容器中的數(shù)組和切片，不管是數(shù)據(jù)還是切片，它們內(nèi)部的數(shù)據(jù)類型必須是一致的（要么都是整型、要么都是字符串類型）。但數(shù)據(jù)的大小是固定，而切片可以根據(jù)元素的添加和減少動態(tài)調(diào)整容器大小。

Deque

Deque，即雙端隊列，是一個可以擴展的容器。擴展可以發(fā)生在容器的前面或后面。當(dāng)隊列的頂部或尾部需要經(jīng)常被引用時，經(jīng)常使用雙端隊列。

Go 官網(wǎng)有一個雙端隊列的實現(xiàn)，官方地址點此處。

下面的代碼塊顯示了 Go 雙端隊列 deque 的使用：

package main

import (
	"fmt"

	"github.com/gammazero/deque"
)

func main() {
	var q deque.Deque[string]
	q.PushBack("I")
	q.PushBack("love")
	q.PushBack("learning")
	q.PushBack("Go")

	fmt.Println("隊列長度為: ", q.Len())  // Prints: 4
	fmt.Println("隊首為元素:", q.Front()) // Prints: I
	fmt.Println("隊尾為元素: ", q.Back()) // Prints: Go

	q.PopFront() // remove "I"
	q.PopBack()  // remove "Go"

	q.PushFront("Hello")
	q.PushBack("World")

	// Consume deque and print elements.
	for q.Len() != 0 {
		fmt.Println(q.PopFront())
	}
}

運行結(jié)果如圖：

List

List 在 Go 語言中有一個雙鏈表的實現(xiàn)，它位于內(nèi)置標(biāo)準庫 container/list 包中，官網(wǎng)地址為：https://pkg.go.dev/container/list

我們可以直接使用這個鏈表的實現(xiàn):

package main

import (
	"container/list"
	"fmt"
)

func main() {
	// Create a new list and put some numbers in it.
	l1 := list.New()

	e4 := l1.PushBack(4)
	e1 := l1.PushFront(1)
	l1.InsertBefore(3, e4)
	l1.InsertAfter(2, e1) // now l1 is [1 2 3 4]

	// Iterate through list and print its contents.
	for e := l1.Front(); e != nil; e = e.Next() {
		fmt.Println(e.Value)
	}

	l1.MoveToBack(e1) // now l1 is [4 2 3 1]
	listLength := l1.Len() // length is 4

	fmt.Printf("l1 type: %T\n", l1)
	fmt.Println("l1 length : :", listLength)
	for e := l1.Front(); e != nil; e = e.Next() {
		fmt.Println(e.Value)
	}

}

運行結(jié)果為：

1
2
3
4
l1 type: *list.List
l1 length : : 4
2
3
4
1

單鏈表

最后介紹一下單鏈表，如果我們想實現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并沒有標(biāo)準的容器集成，此時我們就可以通過自己根據(jù)要求來寫一個自己想要的容器類型，這里以頭插法的單鏈表舉例：

package main

import "fmt"

type SinglyLinkedList struct {
	head *LinkedListNode
}

type LinkedListNode struct {
	data string
	next *LinkedListNode
}

func (ll *SinglyLinkedList) Append(node *LinkedListNode) {

	if ll.head == nil {
		ll.head = node
		return
	}

	currentNode := ll.head
	for currentNode.next != nil {
		currentNode = currentNode.next
	}
	currentNode.next = node
}

func main() {
	ll := &SinglyLinkedList{}

	ll.Append(&LinkedListNode{data: "Hello"})
	ll.Append(&LinkedListNode{data: "Gopher"})

	for e := ll.head; e != nil; e = e.next {
		fmt.Println(e.data)
	}
}

運行結(jié)果如圖：

當(dāng)然，還有更多的容器方法可以等著自己去擴充，這一部分讀者感興趣可以在算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識點中進行學(xué)習(xí)。

總結(jié)

本文介紹了 Go 語言的數(shù)組和切片類型，接著介紹了 Go 標(biāo)準包 container 中的 list，最后實現(xiàn)了一個頭插法的單鏈表。如果在日常開發(fā)過程中，有什么容器需要使用，可以從 pkg.go.dev/ 進行搜索，會有很多開源的 Go 優(yōu)秀開源包，無論是學(xué)習(xí)還是使用，都能收獲滿滿。

原文鏈接：https://juejin.cn/post/7159483166695096334

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