Go语言中的高效排序与搜索算法解析

http://studygolang.com/articles/1598

go语言的排序和搜索

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 ；

乍一看条件 3 是多余的， 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 是元素个数， sizeof(int) 是每个元素的大小， cmp_int 是一个比较两个 int 的函数。c++ 的 sort 的用法： sort(data, data+n, cmp_int); data 是第一个元素的位置， data+n 是最后一个元素的下一个位置， cmp_int 是比较函数。

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。)

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：

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。

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

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。

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：

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。

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， =_=

//结构体排序实现：