golang排序算法 Sort

对数据集合(包括自定义数据类型的集合)排序需要实现 sort.Interface 接口的三个方法,我们看以下该接口的定义:

type Interface interface {
        // 获取数据集合元素个数
        Len() int
        // 如果 i 索引的数据小于 j 索引的数据,返回 true,且不会调用下面的 Swap(),即数据升序排序。
        Less(i, j int) bool
        // 交换 i 和 j 索引的两个元素的位置
        Swap(i, j int)
}

数据集合实现了这三个方法后,即可调用该包的 Sort() 方法进行排序。
Sort() 方法定义如下:

func Sort(data Interface)

Sort() 方法惟一的参数就是待排序的数据集合。

该包还提供了一个方法可以判断数据集合是否已经排好顺序,该方法的内部实现依赖于我们自己实现的 Len() 和 Less() 方法:

func IsSorted(data Interface) bool {
    n := data.Len()
    for i := n - 1; i > 0; i-- {
        if data.Less(i, i-1) {
            return false
        }
    }
    return true
}

下面是一个使用 sort 包对学生成绩排序的示例:

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

// 学生成绩结构体
type StuScore struct {
    name  string    // 姓名
    score int   // 成绩
}

type StuScores []StuScore

//Len()
func (s StuScores) Len() int {
    return len(s)
}

//Less(): 成绩将有低到高排序
func (s StuScores) Less(i, j int) bool {
    return s[i].score < s[j].score
}

//Swap()
func (s StuScores) Swap(i, j int) {
    s[i], s[j] = s[j], s[i]
}

func main() {
    stus := StuScores{
                {"alan", 95},
                {"hikerell", 91},
                {"acmfly", 96},
                {"leao", 90},
                }
                
    // 打印未排序的 stus 数据
    fmt.Println("Default:\n\t",stus)
    //StuScores 已经实现了 sort.Interface 接口 , 所以可以调用 Sort 函数进行排序
    sort.Sort(stus)
    // 判断是否已经排好顺序,将会打印 true
    fmt.Println("IS Sorted?\n\t", sort.IsSorted(stus))
    // 打印排序后的 stus 数据
    fmt.Println("Sorted:\n\t",stus)
}

该示例程序的自定义类型 StuScores 实现了 sort.Interface 接口,所以可以将其对象作为 sort.Sort() 和 sort.IsSorted() 的参数传入。运行结果:

Default:
     [{alan 95} {hikerell 91} {acmfly 96} {leao 90}]
IS Sorted?
     true
Sorted:
     [{leao 90} {hikerell 91} {alan 95} {acmfly 96}]

该示例实现的是升序排序,如果要得到降序排序结果,其实只要修改 Less() 函数:

//Less(): 成绩降序排序 , 只将小于号修改为大于号
func (s StuScores) Less(i, j int) bool {
    return s[i].score > s[j].score
}

此外,sort包提供了 Reverse() 方法,可以允许将数据按 Less() 定义的排序方式逆序排序,而不必修改 Less() 代码。方法定义如下:

func Reverse(data Interface) Interface

我们可以看到 Reverse() 返回的一个 sort.Interface 接口类型,整个 Reverse() 的内部实现比较有趣:

// 定义了一个 reverse 结构类型,嵌入 Interface 接口
type reverse struct {
    Interface
}

//reverse 结构类型的 Less() 方法拥有嵌入的 Less() 方法相反的行为
//Len() 和 Swap() 方法则会保持嵌入类型的方法行为
func (r reverse) Less(i, j int) bool {
    return r.Interface.Less(j, i)
}

// 返回新的实现 Interface 接口的数据类型
func Reverse(data Interface) Interface {
    return &reverse{data}
}

了解内部原理后,可以在学生成绩排序示例中使用 Reverse() 来实现成绩升序排序:

sort.Sort(sort.Reverse(stus))
fmt.Println(stus)

最后一个方法:Search()

func Search(n int, f func(int) bool) int

该方法会使用“二分查找”算法来找出能使 f(x)(0<=x<n) 返回 ture 的最小值 i。
前提条件 : f(x)(0<=x<i) 均返回 false, f(x)(i<=x<n) 均返回 ture。
如果不存在 i 可以使 f(i) 返回 ture, 则返回 n。

Search() 函数一个常用的使用方式是搜索元素 x 是否在已经升序排好的切片 s 中:

x := 11
s := []int{3, 6, 8, 11, 45} // 注意已经升序排序
pos := sort.Search(len(s), func(i int) bool { return s[i] >= x })
if pos < len(s) && s[pos] == x {
    fmt.Println(x, " 在 s 中的位置为:", pos)
} else {
    fmt.Println("s 不包含元素 ", x)
}
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