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golang切片講解
golang切片講解
更新时间:2024-09-29 00:18:16

本文主要介紹Go語言中切片(slice)及它的基本使用。因為數組的長度是固定的并且數組長度屬于類型的一部分,所以數組有很多的局限性。 例如:

func arraySum(x [3]int) int{ sum := 0 for _, v := range x{ sum = sum v } return sum }

這個求和函數隻能接受[3]int類型,其他的都不支持。 再比如,

a := [3]int{1, 2, 3}

數組a中已經有三個元素了,我們不能再繼續往數組a中添加新元素了。

一、切片

切片(Slice)是一個擁有相同類型元素的可變長度的序列。它是基于數組類型做的一層封裝。它非常靈活,支持自動擴容。切片是一個引用類型,它的内部結構包含地址、長度和容量。切片一般用于快速地操作一塊數據集合。

1.1切片的定義

聲明切片類型的基本語法如下:

var name []T 其中, • name:表示變量名 • T:表示切片中的元素類型

舉個例子:

unc main() { // 聲明切片類型 var a []string //聲明一個字符串切片 var b = []int{} //聲明一個整型切片并初始化 var c = []bool{false, true} //聲明一個布爾切片并初始化 var d = []bool{false, true} //聲明一個布爾切片并初始化 fmt.Println(a) //[] fmt.Println(b) //[] fmt.Println(c) //[false true] fmt.Println(a == nil) //true fmt.Println(b == nil) //false fmt.Println(c == nil) //false // fmt.Println(c == d) //切片是引用類型,不支持直接比較,隻能和nil比較 }

1.2 切片的容量

切片擁有自己的長度和容量,我們可以通過使用内置的len()函數求長度,使用内置的cap()函數求切片的容量。

1.3切片表達式

切片表達式從字符串、數組、指向數組或切片的指針構造子字符串或切片。它有兩種變體:一種指定low和high兩個索引界限值的簡單的形式,另一種是除了low和high索引界限值外還指定容量的完整的形式。

簡單切片表達式

切片的底層就是一個數組,所以我們可以基于數組通過切片表達式得到切片。 切片表達式中的low和high表示一個索引範圍(左包含,右不包含),也就是下面代碼中從數組a中選出1<=索引值<4的元素組成切片s,得到的切片長度=high-low,容量等于得到的切片的底層數組的容量。

func main() { a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5} s := a[1:3] // s := a[low:high] fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s)) } 輸出: s:[2 3] len(s):2 cap(s):4

為了方便起見,可以省略切片表達式中的任何索引。省略了low則默認為0;省略了high則默認為切片操作數的長度:

a[2:] // 等同于 a[2:len(a)] a[:3] // 等同于 a[0:3] a[:] // 等同于 a[0:len(a)]

注意:對于數組或字符串,如果0 <= low <= high <= len(a),則索引合法,否則就會索引越界(out of range)。對切片再執行切片表達式時(切片再切片),high的上限邊界是切片的容量cap(a),而不是長度。常量索引必須是非負的,并且可以用int類型的值表示;對于數組或常量字符串,常量索引也必須在有效範圍内。如果low和high兩個指标都是常數,它們必須滿足low <= high。如果索引在運行時超出範圍,就會發生運行時panic。

func main() { a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5} s := a[1:3] // s := a[low:high] fmt.Printf("s:%v len(s):%v cap(s):%v\n", s, len(s), cap(s)) s2 := s[3:4] // 索引的上限是cap(s)而不是len(s) fmt.Printf("s2:%v len(s2):%v cap(s2):%v\n", s2, len(s2), cap(s2)) } 輸出: s:[2 3] len(s):2 cap(s):4 s2:[5] len(s2):1 cap(s2):1

完整切片表達式

對于數組,指向數組的指針,或切片a(注意不能是字符串)支持完整切片表達式:

a[low : high : max]

上面的代碼會構造與簡單切片表達式a[low: high]相同類型、相同長度和元素的切片。另外,它會将得到的結果切片的容量設置為max-low。在完整切片表達式中隻有第一個索引值(low)可以省略;它默認為0。

func main() { a := [5]int{1, 2, 3, 4, 5} t := a[1:3:5] fmt.Printf("t:%v len(t):%v cap(t):%v\n", t, len(t), cap(t)) } 輸出結果: t:[2 3] len(t):2 cap(t):4

完整切片表達式需要滿足的條件是0 <= low <= high <= max <= cap(a),其他條件和簡單切片表達式相同。

1.4 使用make()函數構造切片

我們上面都是基于數組來創建的切片,如果需要動态的創建一個切片,我們就需要使用内置的make()函數,格式如下:make([]T, size, cap)其中:

  • T:切片的元素類型
  • size:切片中元素的數量
  • cap:切片的容量

舉個例子:

func main() { a := make([]int, 2, 10) fmt.Println(a) //[0 0] fmt.Println(len(a)) //2 fmt.Println(cap(a)) //10 }

上面代碼中a的内部存儲空間已經分配了10個,但實際上隻用了2個。 容量并不會影響當前元素的個數,所以len(a)返回2,cap(a)則返回該切片的容量。

1.5 切片本質

切片的本質就是對底層數組的封裝,它包含了三個信息:底層數組的指針、切片的長度(len)和切片的容量(cap)。舉個例子,現在有一個數組a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7},切片s1 := a[:5],相應示意圖如下。

golang切片講解(9Golang基礎之切片)1

切片s2 := a[3:6],相應示意圖如下:

golang切片講解(9Golang基礎之切片)2

1.6 判斷切片是否為空

要檢查切片是否為空,請始終使用len(s) == 0來判斷,而不應該使用s == nil來判斷。

二、切片不能直接比較

切片之間是不能比較的,我們不能使用==操作符來判斷兩個切片是否含有全部相等元素。 切片唯一合法的比較操作是和nil比較。 一個nil值的切片并沒有底層數組,一個nil值的切片的長度和容量都是0。但是我們不能說一個長度和容量都是0的切片一定是nil,例如下面的示例:

var s1 []int //len(s1)=0;cap(s1)=0;s1==nil s2 := []int{} //len(s2)=0;cap(s2)=0;s2!=nil s3 := make([]int, 0) //len(s3)=0;cap(s3)=0;s3!=nil

所以要判斷一個切片是否是空的,要是用len(s) == 0來判斷,不應該使用s == nil來判斷。

三、切片的賦值拷貝

下面的代碼中演示了拷貝前後兩個變量共享底層數組,對一個切片的修改會影響另一個切片的内容,這點需要特别注意。

func main() { s1 := make([]int, 3) //[0 0 0] s2 := s1 //将s1直接賦值給s2,s1和s2共用一個底層數組 s2[0] = 100 fmt.Println(s1) //[100 0 0] fmt.Println(s2) //[100 0 0] }

四、切片遍曆

切片的遍曆方式和數組是一緻的,支持索引遍曆和for range遍曆。

func main() { s := []int{1, 3, 5} for i := 0; i < len(s); i { fmt.Println(i, s[i]) } for index, value := range s { fmt.Println(index, value) } }

五、append()方法為切片添加元素

Go語言的内建函數append()可以為切片動态添加元素。 可以一次添加一個元素,可以添加多個元素,也可以添加另一個切片中的元素(後面加…)。

func main(){ var s []int s = append(s, 1) // [1] s = append(s, 2, 3, 4) // [1 2 3 4] s2 := []int{5, 6, 7} s = append(s, s2...) // [1 2 3 4 5 6 7] }

注意:通過var聲明的零值切片可以在append()函數直接使用,無需初始化。

var s []int s = append(s, 1, 2, 3)

沒有必要像下面的代碼一樣初始化一個切片再傳入append()函數使用,

s := []int{} // 沒有必要初始化 s = append(s, 1, 2, 3) var s = make([]int) // 沒有必要初始化 s = append(s, 1, 2, 3)

每個切片會指向一個底層數組,這個數組的容量夠用就添加新增元素。當底層數組不能容納新增的元素時,切片就會自動按照一定的策略進行“擴容”,此時該切片指向的底層數組就會更換。“擴容”操作往往發生在append()函數調用時,所以我們通常都需要用原變量接收append函數的返回值。舉個例子:

func main() { //append()添加元素和切片擴容 var numSlice []int for i := 0; i < 10; i { numSlice = append(numSlice, i) fmt.Printf("%v len:%d cap:%d ptr:%p\n", numSlice, len(numSlice), cap(numSlice), numSlice) } } 輸出: [0] len:1 cap:1 ptr:0xc0000a8000 [0 1] len:2 cap:2 ptr:0xc0000a8040 [0 1 2] len:3 cap:4 ptr:0xc0000b2020 [0 1 2 3] len:4 cap:4 ptr:0xc0000b2020 [0 1 2 3 4] len:5 cap:8 ptr:0xc0000b6000 [0 1 2 3 4 5] len:6 cap:8 ptr:0xc0000b6000 [0 1 2 3 4 5 6] len:7 cap:8 ptr:0xc0000b6000 [0 1 2 3 4 5 6 7] len:8 cap:8 ptr:0xc0000b6000 [0 1 2 3 4 5 6 7 8] len:9 cap:16 ptr:0xc0000b8000 [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9] len:10 cap:16 ptr:0xc0000b8000

從上面的結果可以看出:

  1. append()函數将元素追加到切片的最後并返回該切片。
  2. 切片numSlice的容量按照1,2,4,8,16這樣的規則自動進行擴容,每次擴容後都是擴容前的2倍。append()函數還支持一次性追加多個元素。 例如:

var citySlice []string // 追加一個元素 citySlice = append(citySlice, "北京") // 追加多個元素 citySlice = append(citySlice, "上海", "廣州", "深圳") // 追加切片 a := []string{"成都", "重慶"} citySlice = append(citySlice, a...) fmt.Println(citySlice) //[北京 上海 廣州 深圳 成都 重慶]

六、切片的擴容策略

可以通過查看$GOROOT/src/runtime/slice.go源碼,其中擴容相關代碼如下:

newcap := old.cap doublecap := newcap newcap if cap > doublecap { newcap = cap } else { if old.len < 1024 { newcap = doublecap } else { // Check 0 < newcap to detect overflow // and prevent an infinite loop. for 0 < newcap && newcap < cap { newcap = newcap / 4 } // Set newcap to the requested cap when // the newcap calculation overflowed. if newcap <= 0 { newcap = cap } } }

從上面的代碼可以看出以下内容:

  • 首先判斷,如果新申請容量(cap)大于2倍的舊容量(old.cap),最終容量(newcap)就是新申請的容量(cap)。
  • 否則判斷,如果舊切片的長度小于1024,則最終容量(newcap)就是舊容量(old.cap)的兩倍,即(newcap=doublecap),
  • 否則判斷,如果舊切片長度大于等于1024,則最終容量(newcap)從舊容量(old.cap)開始循環增加原來的1/4,即(newcap=old.cap,for {newcap = newcap/4})直到最終容量(newcap)大于等于新申請的容量(cap),即(newcap >= cap)
  • 如果最終容量(cap)計算值溢出,則最終容量(cap)就是新申請容量(cap)。需要注意的是,切片擴容還會根據切片中元素的類型不同而做不同的處理,比如int和string類型的處理方式就不一樣。
七、使用copy()函數複制切片

首先我們來看一個問題:

func main() { a := []int{1, 2, 3, 4, 5} b := a fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5] fmt.Println(b) //[1 2 3 4 5] b[0] = 1000 fmt.Println(a) //[1000 2 3 4 5] fmt.Println(b) //[1000 2 3 4 5] }

由于切片是引用類型,所以a和b其實都指向了同一塊内存地址。修改b的同時a的值也會發生變化。Go語言内建的copy()函數可以迅速地将一個切片的數據複制到另外一個切片空間中,copy()函數的使用格式如下:

copy(destSlice, srcSlice []T)

其中:

  • srcSlice: 數據來源切片
  • destSlice: 目标切片

舉個例子:

func main() { // copy()複制切片 a := []int{1, 2, 3, 4, 5} c := make([]int, 5, 5) copy(c, a) //使用copy()函數将切片a中的元素複制到切片c fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5] fmt.Println(c) //[1 2 3 4 5] c[0] = 1000 fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5] fmt.Println(c) //[1000 2 3 4 5] }

八、從切片中删除元素

Go語言中并沒有删除切片元素的專用方法,我們可以使用切片本身的特性來删除元素。 代碼如下:

func main() { // 從切片中删除元素 a := []int{30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37} // 要删除索引為2的元素 a = append(a[:2], a[3:]...) fmt.Println(a) //[30 31 33 34 35 36 37] }

九、切片實現堆棧和隊列

堆棧:每次添加在隊尾,移除元素在隊尾(先進後出) 隊列:每次添加在隊尾,移除元素在隊首(先進先出)

//隊列實現 queue := []int{} queue = append(queue, 1) queue = append(queue, 2) queue = append(queue, 3) queue = append(queue, 4) queue = append(queue, 5) //1,2,3,4,5 fmt.Println(queue[0]) queue = queue[1:] fmt.Println(queue)

//堆棧實現 stack := []int{} stack= append(stack, 1) stack= append(stack, 2) stack= append(stack, 3) stack= append(stack, 4) stack= append(stack, 5) fmt.Println(stack[len(stack)-1]) stack = stack[:len(stack)-1] fmt.Println(stack) GO 複制 全屏

總結一下就是:要從切片a中删除索引為index的元素,操作方法是a = append(a[:index], a[index 1:]...)

十、練習題

1.請寫出下面代碼的輸出結果。

func main() { var a = make([]string, 5, 10) for i := 0; i < 10; i { a = append(a, fmt.Sprintf("%v", i)) } fmt.Println(a) }

2.請使用内置的sort包對數組var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}進行排序(附加題,自行查資料解答)。

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