go語言的排序、結構體排序

原文：https://studygolang.com/articles/1598

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晚上準備動手寫點 go 的程序的時候，想起 go 如何排序的問題。排序 sort 是個基本的操做，固然搜索 search 也是。c 提供一個 qsort 和 bsearch，一個快排一個二分查找，不過是使用起來都不方便； c++ 中的 sort 貌似很不錯，由於 c++ 支持泛型(或是說模板)，因此不少東西使用起來很方便。go 是經過 sort 包提供排序和搜索，由於 go 暫時不支持泛型（未來也很差說支不支持），因此，go 的 sort 和 search 使用起來跟類型是有關的，或是須要像 c 同樣寫比較函數等，稍微顯得也不是很方便。

 

補註： 近來又看 go 的排序， 發現之前對 go 的排序理解的有點淺了。 go 的排序思路和 c 和 c++ 有些差異。 c 默認是對數組進行排序， c++ 是對一個序列進行排序， go 則更寬泛一些，待排序的能夠是任何對象， 雖然不少狀況下是一個 slice (分片， 相似於數組)，或是包含 slice 的一個對象。

 

排序(接口)的三個要素： 

 

1. 待排序元素個數 n ； 
2. 第 i 和第 j 個元素的比較函數 cmp ；
3. 第 i 和 第 j 個元素的交換 swap ；

 

乍一看條件 3 是多餘的， c 和 c++ 都不提供 swap 。 c 的 qsort 的用法： qsort(data, n, sizeof(int), cmp_int); data 是起始地址， n 是元素個數， sizeof(int) 是每一個元素的大小， cmp_int 是一個比較兩個 int 的函數。c++ 的 sort 的用法： sort(data, data+n, cmp_int); data 是第一個元素的位置， data+n 是最後一個元素的下一個位置， cmp_int 是比較函數。

 

下面仍是進入正題。

 

基本類型 int 、 float64 和 string 的排序

 

升序排序

 

對於 int 、 float64 和 string 數組或是分片的排序， go 分別提供了 sort.Ints() 、 sort.Float64s() 和 sort.Strings() 函數， 默認都是從小到大排序。(沒有 sort.Float32s() 函數， me 很有點奇怪。)

 

1. package main
2.  
3. import (
4.     "fmt"
5.     "sort"
6. )
7.  
8. func main() {
9.     intList := [] int {2, 4, 3, 5, 7, 6, 9, 8, 1, 0}
10.     float8List := [] float64 {4.2, 5.9, 12.3, 10.0, 50.4, 99.9, 31.4, 27.81828, 3.14}
11.     // float4List := [] float32 {4.2, 5.9, 12.3, 10.0, 50.4, 99.9, 31.4, 27.81828, 3.14}    // no function : sort.Float32s
12.     stringList := [] string {"a", "c", "b", "d", "f", "i", "z", "x", "w", "y"}
13.     
14.     sort.Ints(intList)
15.     sort.Float64s(float8List)
16.     sort.Strings(stringList)
17.     
18.     fmt.Printf("%v\n%v\n%v\n", intList, float8List, stringList)
19.  
20. }

 

降序排序

 

int 、 float64 和 string 都有默認的升序排序函數， 如今問題是若是降序如何 ？ 有其餘語言編程經驗的人都知道，只須要交換 cmp 的比較法則就能夠了， go 的實現是相似的，然而又有所不一樣。 go 中對某個 Type 的對象 obj 排序， 可使用 sort.Sort(obj) 便可，就是須要對 Type 類型綁定三個方法 ： Len() 求長度、 Less(i,j) 比較第 i 和 第 j 個元素大小的函數、 Swap(i,j) 交換第 i 和第 j 個元素的函數。sort 包下的三個類型 IntSlice 、 Float64Slice 、 StringSlice 分別實現了這三個方法， 對應排序的是 [] int 、 [] float64 和 [] string 。若是指望逆序排序， 只須要將對應的 Less 函數簡單修改一下便可。

 

go 的 sort 包可使用 sort.Reverse(slice) 來調換 slice.Interface.Less ，也就是比較函數，因此， int 、 float64 和 string 的逆序排序函數能夠這麼寫：

 

1. package main
2.  
3. import (
4.     "fmt"
5.     "sort"
6. )
7.  
8. func main() {
9.     intList := [] int {2, 4, 3, 5, 7, 6, 9, 8, 1, 0}
10.     float8List := [] float64 {4.2, 5.9, 12.3, 10.0, 50.4, 99.9, 31.4, 27.81828, 3.14}
11.     stringList := [] string {"a", "c", "b", "d", "f", "i", "z", "x", "w", "y"}
12.     
13.     sort.Sort(sort.Reverse(sort.IntSlice(intList)))
14.     sort.Sort(sort.Reverse(sort.Float64Slice(float8List)))
15.     sort.Sort(sort.Reverse(sort.StringSlice(stringList)))
16.     
17.     fmt.Printf("%v\n%v\n%v\n", intList, float8List, stringList)
18. }

 

深刻理解排序

 

sort 包中有一個 sort.Interface 接口，該接口有三個方法 Len() 、 Less(i,j) 和 Swap(i,j) 。 通用排序函數 sort.Sort 能夠排序任何實現了 sort.Inferface 接口的對象(變量)。對於 [] int 、[] float64 和 [] string 除了使用特殊指定的函數外，還可使用改裝過的類型 IntSclice 、 Float64Slice 和 StringSlice ， 而後直接調用它們對應的 Sort() 方法；由於這三種類型也實現了 sort.Interface 接口， 因此能夠經過 sort.Reverse 來轉換這三種類型的 Interface.Less 方法來實現逆向排序， 這就是前面最後一個排序的使用。

 

下面使用了一個自定義(用戶定義)的 Reverse 結構體， 而不是 sort.Reverse 函數， 來實現逆向排序。

 

1. package main
2.  
3. import (
4.     "fmt"
5.     "sort"
6. )
7.  
8. // 自定義的 Reverse 類型
9. type Reverse struct {
10.     sort.Interface    // 這樣， Reverse 能夠接納任何實現了 sort.Interface (包括 Len, Less, Swap 三個方法) 的對象
11. }
12.  
13. // Reverse 只是將其中的 Inferface.Less 的順序對調了一下
14. func (r Reverse) Less(i, j int) bool {
15.     return r.Interface.Less(j, i)
16. }
17.  
18. func main() {
19.     ints := []int{5, 2, 6, 3, 1, 4}     // 未排序
20.  
21.     sort.Ints(ints)                                     // 特殊排序函數， 升序
22.     fmt.Println("after sort by Ints:\t", ints)  // [1 2 3 4 5 6]
23.  
24.     doubles := []float64{2.3, 3.2, 6.7, 10.9, 5.4, 1.8}
25.  
26.     sort.Float64s(doubles)                                      // float64 排序版本 1
27.     fmt.Println("after sort by Float64s:\t", doubles)   // [1.8 2.3 3.2 5.4 6.7 10.9]
28.  
29.     strings := []string{"hello", "good", "students", "morning", "people", "world"}
30.     sort.Strings(strings)
31.     fmt.Println("after sort by Strings:\t", strings)    // [good hello mornig people students world]
32.  
33.     ipos := sort.SearchInts(ints, -1)    // int 搜索
34.     fmt.Printf("pos of 5 is %d th\n", ipos)     // 並不老是正確呀 ! (搜索不是重點)
35.  
36.     dpos := sort.SearchFloat64s(doubles, 20.1)    // float64 搜索
37.     fmt.Printf("pos of 5.0 is %d th\n", dpos)   // 並不老是正確呀 !
38.  
39.     fmt.Printf("doubles is asc ? %v\n", sort.Float64sAreSorted(doubles))
40.  
41.     doubles = []float64{3.5, 4.2, 8.9, 100.98, 20.14, 79.32}
42.     // sort.Sort(sort.Float64Slice(doubles))    // float64 排序方法 2
43.     // fmt.Println("after sort by Sort:\t", doubles)    // [3.5 4.2 8.9 20.14 79.32 100.98]
44.     (sort.Float64Slice(doubles)).Sort()         // float64 排序方法 3
45.     fmt.Println("after sort by Sort:\t", doubles)       // [3.5 4.2 8.9 20.14 79.32 100.98]
46.  
47.     sort.Sort(Reverse{sort.Float64Slice(doubles)})    // float64 逆序排序
48.     fmt.Println("after sort by Reversed Sort:\t", doubles)      // [100.98 79.32 20.14 8.9 4.2 3.5]
49. }

 

sort.Ints / sort.Float64s / sort.Strings 分別來對整型/浮點型/字符串型分片或是叫作片斷，或是不嚴格滴說是數組，進行排序。而後是有個測試是否有序的函數。還有分別對應的 search 函數，不過，發現搜索函數只能定位到若是存在的話的位置，不存在的話，位置就是不對的。

 

關於通常的數組排序，程序中顯示了，有 3 種方法！目前提供的三種類型 int，float64 和 string 呈現對稱的，也就是你有的，對應的我也有。

 

關於翻轉排序或是逆向排序，就是用個翻轉結構體，重寫 Less 函數便可。上面的 Reverse 是個通用的結構體。

 

上面說了那麼多， 只是對基本類型進行排序， 該到說說 struct 結構體類型的排序的時候了， 實際中這個用獲得的會更多。

 

結構體類型的排序

 

結構體類型的排序是經過使用 sort.Sort(slice) 實現的， 只要 slice 實現了 sort.Interface 的三個方法就能夠。 雖然這麼說，可是排序的方法卻有那麼好幾種。首先一種就是模擬排序 [] int 構造對應的 IntSlice 類型，而後對 IntSlice 類型實現 Interface 的三個方法。

 

結構體排序方法 1

 

1. package main
2.  
3. import (
4.     "fmt"
5.     "sort"
6. )
7.  
8. type Person struct {
9.     Name string    // 姓名
10.     Age  int    // 年紀
11. }
12.  
13. // 按照 Person.Age 從大到小排序
14. type PersonSlice [] Person
15.  
16. func (a PersonSlice) Len() int {    // 重寫 Len() 方法
17.     return len(a)
18. }
19. func (a PersonSlice) Swap(i, j int){     // 重寫 Swap() 方法
20.     a[i], a[j] = a[j], a[i]
21. }
22. func (a PersonSlice) Less(i, j int) bool {    // 重寫 Less() 方法， 從大到小排序
23.     return a[j].Age < a[i].Age 
24. }
25.  
26. func main() {
27.     people := [] Person{
28.         {"zhang san", 12},
29.         {"li si", 30},
30.         {"wang wu", 52},
31.         {"zhao liu", 26},
32.     }
33.  
34.     fmt.Println(people)
35.  
36.     sort.Sort(PersonSlice(people))    // 按照 Age 的逆序排序
37.     fmt.Println(people)
38.  
39.     sort.Sort(sort.Reverse(PersonSlice(people)))    // 按照 Age 的升序排序
40.     fmt.Println(people)
41.  
42. }

 

這徹底是一種模擬的方式，因此若是懂了 IntSlice 天然就理解這裏了，反過來，理解了這裏那麼 IntSlice 那裏也就懂了。

 

結構體排序方法 2

 

方法 1 的缺點是 ： 根據 Age 排序須要從新定義 PersonSlice 方法，綁定 Len 、 Less 和 Swap 方法， 若是須要根據 Name 排序， 又須要從新寫三個函數； 若是結構體有 4 個字段，有四種類型的排序，那麼就要寫 3 × 4 = 12 個方法， 即便有一些徹底是多餘的， O__O"… 仔細思量一下，根據不一樣的標準 Age 或是 Name， 真正不一樣的體如今 Less 方法上，因此， me 們將 Less 抽象出來， 每種排序的 Less 讓其變成動態的，好比下面一種方法。

 

1. package main
2.  
3. import (
4.     "fmt"
5.     "sort"
6. )
7.  
8. type Person struct {
9.     Name string    // 姓名
10.     Age  int    // 年紀
11. }
12.  
13. type PersonWrapper struct {
14.     people [] Person
15.     by func(p, q * Person) bool
16. }
17.  
18. func (pw PersonWrapper) Len() int {    // 重寫 Len() 方法
19.     return len(pw.people)
20. }
21. func (pw PersonWrapper) Swap(i, j int){     // 重寫 Swap() 方法
22.     pw.people[i], pw.people[j] = pw.people[j], pw.people[i]
23. }
24. func (pw PersonWrapper) Less(i, j int) bool {    // 重寫 Less() 方法
25.     return pw.by(&pw.people[i], &pw.people[j])
26. }
27.  
28. func main() {
29.     people := [] Person{
30.         {"zhang san", 12},
31.         {"li si", 30},
32.         {"wang wu", 52},
33.         {"zhao liu", 26},
34.     }
35.  
36.     fmt.Println(people)
37.  
38.     sort.Sort(PersonWrapper{people, func (p, q *Person) bool {
39.         return q.Age < p.Age    // Age 遞減排序
40.     }})
41.  
42.     fmt.Println(people)
43.     sort.Sort(PersonWrapper{people, func (p, q *Person) bool {
44.         return p.Name < q.Name    // Name 遞增排序
45.     }})
46.  
47.     fmt.Println(people)
48.  
49. }

 

方法 2 將 [] Person 和比較的準則 cmp 封裝在了一塊兒，造成了 PersonWrapper 函數，而後在其上綁定 Len 、 Less 和 Swap 方法。 實際上 sort.Sort(pw) 排序的是 pw 中的 people， 這就是前面說的， go 的排序未必就是針對的一個數組或是 slice， 而能夠是一個對象中的數組或是 slice 。

 

結構體排序方法 3

 

me 趕腳方法 2 已經很不錯了， 惟一一個缺點是，在 main 中使用的時候暴露了 sort.Sort 的使用，還有就是 PersonWrapper 的構造。 爲了讓 main 中使用起來更爲方便， me 們能夠再簡單的封裝一下， 構造一個 SortPerson 方法， 以下：

 

1. package main
2.  
3. import (
4.     "fmt"
5.     "sort"
6. )
7.  
8. type Person struct {
9.     Name string    // 姓名
10.     Age  int    // 年紀
11. }
12.  
13. type PersonWrapper struct {
14.     people [] Person
15.     by func(p, q * Person) bool
16. }
17.  
18. type SortBy func(p, q *Person) bool
19.  
20. func (pw PersonWrapper) Len() int {    // 重寫 Len() 方法
21.     return len(pw.people)
22. }
23. func (pw PersonWrapper) Swap(i, j int){     // 重寫 Swap() 方法
24.     pw.people[i], pw.people[j] = pw.people[j], pw.people[i]
25. }
26. func (pw PersonWrapper) Less(i, j int) bool {    // 重寫 Less() 方法
27.     return pw.by(&pw.people[i], &pw.people[j])
28. }
29.  
30.  
31. func SortPerson(people [] Person, by SortBy){    // SortPerson 方法
32.     sort.Sort(PersonWrapper{people, by})
33. }
34.  
35. func main() {
36.     people := [] Person{
37.         {"zhang san", 12},
38.         {"li si", 30},
39.         {"wang wu", 52},
40.         {"zhao liu", 26},
41.     }
42.  
43.     fmt.Println(people)
44.  
45.     sort.Sort(PersonWrapper{people, func (p, q *Person) bool {
46.         return q.Age < p.Age    // Age 遞減排序
47.     }})
48.  
49.     fmt.Println(people)
50.  
51.     SortPerson(people, func (p, q *Person) bool {
52.         return p.Name < q.Name    // Name 遞增排序
53.     })
54.  
55.     fmt.Println(people)
56.  
57. }

 

在方法 2 的基礎上構造了 SortPerson 函數，使用的時候傳過去一個 [] Person 和一個 cmp 函數。

 

結構體排序方法 4

 

下面是另一個實現思路， 能夠說是方法 一、 2 的變體。

 

1. package main
2.  
3. import (
4.     "fmt"
5.     "sort"
6. )
7.  
8. type Person struct {
9.     Name        string
10.     Weight      int
11. }
12.  
13. type PersonSlice []Person
14.  
15. func (s PersonSlice) Len() int  { return len(s) }
16. func (s PersonSlice) Swap(i, j int)     { s[i], s[j] = s[j], s[i] }
17.  
18. type ByName struct{ PersonSlice }    // 將 PersonSlice 包裝起來到 ByName 中
19.  
20. func (s ByName) Less(i, j int) bool     { return s.PersonSlice[i].Name < s.PersonSlice[j].Name }    // 將 Less 綁定到 ByName 上
21.  
22.  
23. type ByWeight struct{ PersonSlice }    // 將 PersonSlice 包裝起來到 ByWeight 中
24. func (s ByWeight) Less(i, j int) bool   { return s.PersonSlice[i].Weight < s.PersonSlice[j].Weight }    // 將 Less 綁定到 ByWeight 上
25.  
26. func main() {
27.     s := []Person{
28.         {"apple", 12},
29.         {"pear", 20},
30.         {"banana", 50},
31.         {"orange", 87},
32.         {"hello", 34},
33.         {"world", 43},
34.     }
35.  
36.     sort.Sort(ByWeight{s})
37.     fmt.Println("People by weight:")
38.     printPeople(s)
39.  
40.     sort.Sort(ByName{s})
41.     fmt.Println("\nPeople by name:")
42.     printPeople(s)
43.  
44. }
45.  
46. func printPeople(s []Person) {
47.     for _, o := range s {
48.         fmt.Printf("%-8s (%v)\n", o.Name, o.Weight)
49.     }
50. }

 

對結構體的排序， 暫時就到這裏。 第一種排序對只根據一個字段的比較合適， 另外三個是針對可能根據多個字段排序的。方法 4 me 認爲每次都要多構造一個 ByXXX ， 頗爲不便， 這樣多麻煩，不如方法 2 和方法 3 來的方便，直接傳進去一個 cmp ，而後 okay 。 二、 3 沒有太大的差異， 3 只是簡單封裝了一下而已， 對於使用者來講， 可能會更方便一些，並且也會更少的出錯。