go语言的排序和搜索

Posted 2021-04-05 Golang语言社区

晚上准备动手写点 go 的程序的时候，想起 go 如何排序的问题。排序 sort 是个基本的操作，当然搜索 search 也是。c 提供一个 qsort 和 bsearch，一个快排一个二分查找，不过是使用起来都不方便； c++ 中的 sort 貌似很不错，因为 c++ 支持泛型(或是说模板)，所以很多东西使用起来很方便。go 是通过 sort 包提供排序和搜索，因为 go 暂时不支持泛型（将来也不好说支不支持），所以，go 的 sort 和 search 使用起来跟类型是有关的，或是需要像 c 一样写比较函数等，稍微显得也不是很方便。

补注： 近来又看 go 的排序， 发现以前对 go 的排序理解的有点浅了。 go 的排序思路和 c 和 c++ 有些差别。 c 默认是对数组进行排序， c++ 是对一个序列进行排序， go 则更宽泛一些，待排序的可以是任何对象， 虽然很多情况下是一个 slice (分片， 类似于数组)，或是包含 slice 的一个对象。

排序(接口)的三个要素：

1. 待排序元素个数 n ；

2. 第 i 和第 j 个元素的比较函数 cmp ；

3. 第 i 和 第 j 个元素的交换 swap ；

下面还是进入正题。

基本类型 int 、 float64 和 string 的排序

升序排序

对于 int 、 float64 和 string 数组或是分片的排序， go 分别提供了 sort.Ints() 、 sort.Float64s() 和 sort.Strings() 函数， 默认都是从小到大排序。(没有 sort.Float32s() 函数， me 颇有点奇怪。)

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 都有默认的升序排序函数， 现在问题是如果降序如何 ？ 有其他语言编程经验的人都知道，只需要交换 cmp 的比较法则就可以了， go 的实现是类似的，然而又有所不同。 go 中对某个 Type 的对象 obj 排序， 可以使用 sort.Sort(obj) 即可，就是需要对 Type 类型绑定三个方法 ： Len() 求长度、 Less(i,j) 比较第 i 和 第 j 个元素大小的函数、 Swap(i,j) 交换第 i 和第 j 个元素的函数。sort 包下的三个类型 IntSlice 、 Float64Slice 、 StringSlice 分别实现了这三个方法， 对应排序的是 [] int 、 [] float64 和 [] string 。如果期望逆序排序， 只需要将对应的 Less 函数简单修改一下即可。

go 的 sort 包可以使用 sort.Reverse(slice) 来调换 slice.Interface.Less ，也就是比较函数，所以， int 、 float64 和 string 的逆序排序函数可以这么写：

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. }

深入理解排序

sort 包中有一个 sort.Interface 接口，该接口有三个方法 Len() 、 Less(i,j) 和 Swap(i,j) 。 通用排序函数 sort.Sort 可以排序任何实现了 sort.Inferface 接口的对象(变量)。对于 [] int 、[] float64 和 [] string 除了使用特殊指定的函数外，还可以使用改装过的类型 IntSclice 、 Float64Slice 和 StringSlice ， 然后直接调用它们对应的 Sort() 方法；因为这三种类型也实现了 sort.Interface 接口， 所以可以通过 sort.Reverse 来转换这三种类型的 Interface.Less 方法来实现逆向排序， 这就是前面最后一个排序的使用。

下面使用了一个自定义(用户定义)的 Reverse 结构体， 而不是 sort.Reverse 函数， 来实现逆向排序。

1. package main

2.  

3. import (

4.     "fmt"

5.     "sort"

6. )

7.  

8. // 自定义的 Reverse 类型

9. type Reverse struct {

10.         // 这样， Reverse 可以接纳任何实现了 sort.Interface (包括 Len, Less, Swap 三个方法) 的对象

11. }

12.  

13. // Reverse 只是将其中的 Inferface.Less 的顺序对调了一下

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)                                     // 特殊排序函数， 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)     // 并不总是正确呀 ! (搜索不是重点)

35.  

36.     dpos := sort.SearchFloat64s(doubles, 20.1)    // float64 搜索

37.     fmt.Printf("pos of 5.0 is %d th\n", dpos)   // 并不总是正确呀 !

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 分别来对整型/浮点型/字符串型分片或是叫做片段，或是不严格滴说是数组，进行排序。然后是有个测试是否有序的函数。还有分别对应的 search 函数，不过，发现搜索函数只能定位到如果存在的话的位置，不存在的话，位置就是不对的。

关于一般的数组排序，程序中显示了，有 3 种方法！目前提供的三种类型 int，float64 和 string 呈现对称的，也就是你有的，对应的我也有。

关于翻转排序或是逆向排序，就是用个翻转结构体，重写 Less 函数即可。上面的 Reverse 是个通用的结构体。

上面说了那么多， 只是对基本类型进行排序， 该到说说 struct 结构体类型的排序的时候了， 实际中这个用得到的会更多。

结构体类型的排序

结构体类型的排序是通过使用 sort.Sort(slice) 实现的， 只要 slice 实现了 sort.Interface 的三个方法就可以。 虽然这么说，但是排序的方法却有那么好几种。首先一种就是模拟排序 [] int 构造对应的 IntSlice 类型，然后对 IntSlice 类型实现 Interface 的三个方法。

结构体排序方法 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    // 年纪

11. }

12.  

13. // 按照 Person.Age 从大到小排序

14. type PersonSlice [] Person

15.  

16. func (a PersonSlice) Len() int {    // 重写 Len() 方法

17.     return len(a)

18. }

19. func (a PersonSlice) Swap(i, j int){     // 重写 Swap() 方法

20.     a[i], a[j] = a[j], a[i]

21. }

22. func (a PersonSlice) Less(i, j int) bool {    // 重写 Less() 方法， 从大到小排序

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. }

这完全是一种模拟的方式，所以如果懂了 IntSlice 自然就理解这里了，反过来，理解了这里那么 IntSlice 那里也就懂了。

结构体排序方法 2

方法 1 的缺点是 ： 根据 Age 排序需要重新定义 PersonSlice 方法，绑定 Len 、 Less 和 Swap 方法， 如果需要根据 Name 排序， 又需要重新写三个函数； 如果结构体有 4 个字段，有四种类型的排序，那么就要写 3 × 4 = 12 个方法， 即使有一些完全是多余的， O__O"… 仔细思量一下，根据不同的标准 Age 或是 Name， 真正不同的体现在 Less 方法上，所以， me 们将 Less 抽象出来， 每种排序的 Less 让其变成动态的，比如下面一种方法。

1. package main

2.  

3. import (

4.     "fmt"

5.     "sort"

6. )

7.  

8. type Person struct {

9.     Name string    // 姓名

10.     Age  int    // 年纪

11. }

12.  

13. type PersonWrapper struct {

14.     people [] Person

15.     by func(p, q * Person) bool

16. }

17.  

18. func (pw PersonWrapper) Len() int {    // 重写 Len() 方法

19.     return len(pw.people)

20. }

21. func (pw PersonWrapper) Swap(i, j int){     // 重写 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 {    // 重写 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 递减排序

40.     }})

41.  

42.     fmt.Println(people)

43.     sort.Sort(PersonWrapper{people, func (p, q *Person) bool {

44.         return p.Name < q.Name    // Name 递增排序

45.     }})

46.  

47.     fmt.Println(people)

48.  

49. }

方法 2 将 [] Person 和比较的准则 cmp 封装在了一起，形成了 PersonWrapper 函数，然后在其上绑定 Len 、 Less 和 Swap 方法。 实际上 sort.Sort(pw) 排序的是 pw 中的 people， 这就是前面说的， go 的排序未必就是针对的一个数组或是 slice， 而可以是一个对象中的数组或是 slice 。

结构体排序方法 3

me 赶脚方法 2 已经很不错了， 唯一一个缺点是，在 main 中使用的时候暴露了 sort.Sort 的使用，还有就是 PersonWrapper 的构造。 为了让 main 中使用起来更为方便， me 们可以再简单的封装一下， 构造一个 SortPerson 方法， 如下：

1. package main

2.  

3. import (

4.     "fmt"

5.     "sort"

6. )

7.  

8. type Person struct {

9.     Name string    // 姓名

10.     Age  int    // 年纪

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 {    // 重写 Len() 方法

21.     return len(pw.people)

22. }

23. func (pw PersonWrapper) Swap(i, j int){     // 重写 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 {    // 重写 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 递减排序

47.     }})

48.  

49.     fmt.Println(people)

50.  

51.     SortPerson(people, func (p, q *Person) bool {

52.         return p.Name < q.Name    // Name 递增排序

53.     })

54.  

55.     fmt.Println(people)

56.  

57. }

在方法 2 的基础上构造了 SortPerson 函数，使用的时候传过去一个 [] Person 和一个 cmp 函数。

结构体排序方法 4

下面是另外一个实现思路， 可以说是方法 1、 2 的变体。

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 }    // 将 PersonSlice 包装起来到 ByName 中

19.  

20. func (s ByName) Less(i, j int) bool     { return s.PersonSlice[i].Name < s.PersonSlice[j].Name }   // 将 Less 绑定到 ByName 上

21.  

22.  

23. type ByWeight struct{ PersonSlice }    // 将 PersonSlice 包装起来到 ByWeight 中

24. func (s ByWeight) Less(i, j int) bool   { return s.PersonSlice[i].Weight < s.PersonSlice[j].Weight}    // 将 Less 绑定到 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. }

对结构体的排序， 暂时就到这里。 第一种排序对只根据一个字段的比较合适， 另外三个是针对可能根据多个字段排序的。方法 4 me 认为每次都要多构造一个 ByXXX ， 颇为不便， 这样多麻烦，不如方法 2 和方法 3 来的方便，直接传进去一个 cmp ，然后 okay 。 2、 3 没有太大的差别， 3 只是简单封装了一下而已， 对于使用者来说， 可能会更方便一些，而且也会更少的出错。

关于 go 的排序还没有结束， 如果 u 已经累了， 就歇歇去吧， =_=

本文来自：

查看原文：