浅析Go语言容器之数组和切片的使用

2024-04-02 19:04:59 858人浏览独家记忆

摘要

目录序列容器数组VectorDequeList单链表总结在 Java 的核心库中，集合框架可谓鼎鼎大名：Array 、List、Set、Queue、HashMap 等等，随便拎一个出

序列容器

序列容器存储特定类型的数据元素。目前有 5 种序列容器的实现：

array
vector
deque
list
forward_list

这些序列容易可以用顺序的方式保存数据，利用这些序列容易能够编写有效的代码，重复使用标准库的模块化。

数组

Go 语言中的数组类型有点类似 c++ 中的数据，Go 的数组初始化定义后，在编译时就不会再变更。

定义数组的方式如下：

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

[n]T 类型就表示含有 n 个类型为 T 的数组，本例中就是 a 变量表示含有 10 个 int 类型的整型数组；b 变量表示含有 5 个 string 类型的字符串数组。数组的长度作为其类型的一部分，因此数组的长度是无法调整的。

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)
}

运行结果如下：

Vector

你可能会好奇，Go 语言又没有 C++ 中的 Vector 类型，为什么会举出这个例子。

其实 Go 最初有一个 Vector 类型的实现，但在 2011 年 10 月 11 日，在 Go 语言的开发阶段被删除了。保留了现在的切片，而切片就变成了实际上更好的 Vector 实现。

一个数组有固定的大小，但切片是一个动态、灵活的数组元素的视图，在实际中，切片比数组更为常见。

[]T 表示是一个具有类型 T 的元素切片，[]byte 是 byte slice，指元素为 byte 的 slice；[]string 是 string slice，指元素为 string 的 slice。

切片通过指定两个切点 a[low : high]，可以定义如下的 sliceExample 切片：

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

切片对比数组的最大优点就是：可以随着增加和删除来增加或减少容器的大小。我们来看一个例子：

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)
}

运行结果如下图：

我们分享了 Go 语言提供的容器中的数组和切片，不管是数据还是切片，它们内部的数据类型必须是一致的（要么都是整型、要么都是字符串类型）。但数据的大小是固定，而切片可以根据元素的添加和减少动态调整容器大小。

Deque

Deque，即双端队列，是一个可以扩展的容器。扩展可以发生在容器的前面或后面。当队列的顶部或尾部需要经常被引用时，经常使用双端队列。

Go 官网有一个双端队列的实现，官方地址点此处。

下面的代码块显示了 Go 双端队列 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("队列长度为: ", q.Len())  // Prints: 4
	fmt.Println("队首为元素:", q.Front()) // Prints: I
	fmt.Println("队尾为元素: ", 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())
	}
}

运行结果如图：

List

List 在 Go 语言中有一个双链表的实现，它位于内置标准库 container/list 包中，官网地址为：https://pkg.go.dev/container/list

我们可以直接使用这个链表的实现:

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)
	}

}

运行结果为：

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

单链表

最后介绍一下单链表，如果我们想实现的数据结构并没有标准的容器集成，此时我们就可以通过自己根据要求来写一个自己想要的容器类型，这里以头插法的单链表举例：

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)
	}
}

运行结果如图：