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7、Go语言基础之切片(slice)

时间:2020-06-22 01:05:36      阅读:59      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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1、切片介绍

数组虽然有适用它们的地方,但是数组不够灵活,因此在Go代码中数组使用的并不多。 但是,切片则使用得相当广泛。切片基于数组构建,但是提供更强的功能和便利。

和数组不同的是,切片类型并没有给定固定的长度。

2、切片

切片(Slice)是一个拥有相同类型元素的可变长度的序列。它是基于数组类型做的一层封装。它非常灵活,支持自动扩容。

切片是一个引用类型,它的内部结构包含地址长度容量。切片一般用于快速地操作一块数据集合。

地址:数组类型做的一层封装,数组中第一位元素的内存地址

长度:切片中有多少个元素

容量: 最大能放多少个元素

3、切片的定义

声明切片类型的基本语法如下:

var name []T

其中,

  • name:表示变量名
  • T:表示切片中的元素类型

切片的字面值和数组字面值很像,不过切片没有指定元素个数,可无限制放入元素:

lets := []string{"a", "b", "c", "d"}

例:

package main

import "fmt"

func main() {
	// 声明切片类型
	var a []string              //声明一个字符串切片
	var b = []int{}             //声明一个整型切片并初始化
	var c = []bool{false, true} //声明一个布尔切片并初始化
	var d = []bool{false, true} //声明一个布尔切片并初始化
	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)   //切片是引用类型,不支持直接比较,只能和nil比较
}

4、切片的长度和容量

切片拥有自己的长度和容量,可通过使用内置的len()函数求长度,使用内置的cap()函数求切片的容量。

package main

import "fmt"

func main() {
	var b = []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}

	fmt.Println(cap(b))
}
>>>
6

5、切片表达式

切片表达式从字符串、数组、指向数组或切片的指针构造子字符串或切片。

它有两种变体:

? 一种指定low和high两个索引界限值的简单的形式,

? 另一种是除了low和high索引界限值外还指定容量的完整的形式。

切片的底层就是一个数组,所以我们可以基于数组通过切片表达式得到切片。 切片表达式中的lowhigh表示一个索引范围(左包含,右不包含),也就是下面代码中从数组a中选出1<=索引值<4的元素组成切片s,得到的切片长度=high-low,容量等于得到的切片的底层数组的容量。

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

>>>
a=[1 2 3 4 5] len(a)=5  cap(a)=5
b=[2 3] 	  len(b)=2  cap(b)=4

为什么cap(a)结果是5,cap(b)结果是4?
切片的长度是它所包含的元素个数
切片的容量是从它的第一个元素开始数,到其底层数组元素末尾的个数

为了方便起见,可以省略切片表达式中的任何索引。省略了low则默认为0;省略了high则默认为切片操作数的长度:

a[2:]  // 相当于 a[2:len(a)]
a[:3]  // 相当于 a[0:3]
a[:]   // 相当于 a[0:len(a)]

注意:

对于数组或字符串,如果0 <= low <= high <= len(a),则索引合法,否则就会索引越界(out of range)。

对切片再执行切片表达式时(切片再切片),high的上限边界是切片的容量cap(a),而不是长度。常量索引必须是非负的,并且可以用int类型的值表示;对于数组或常量字符串,常量索引也必须在有效范围内。如果lowhigh两个指标都是常数,它们必须满足low <= high。如果索引在运行时超出范围,就会发生运行时panic

package main

import "fmt"

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

>>>
b:[2 3] len(b):2 cap(b):4
c:[5] len(c):1 cap(c):1

5.1、完整切片表达式

对于数组,指向数组的指针,或切片a(注意不能是字符串)支持完整切片表达式:

a[low : high : max]

上面的代码会构造与切片表达式a[low: high]相同类型、相同长度和元素的切片。另外,它会将得到的结果切片的容量设置为max-low。在完整切片表达式中只有第一个索引值(low)可以省略;它默认为0。

package main

import "fmt"

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

完整切片表达式需要满足的条件是0 <= low <= high <= max <= cap(a),其他条件和简单切片表达式相同。

6、使用make()函数构造切片

上面都是基于数组来创建的切片,如果需要动态的创建一个切片,我们就需要使用内置的make()函数,格式如下:

make([]T, size, cap)

其中:

  • T:切片的元素类型
  • size:切片中元素的数量
  • cap:切片的容量

定义切片,然后引用已经创建好的数组,数组可见

内置make函数创建切片,底层数组看不见,只能通过slice访问元素

make创建切片内存分配图

技术图片

例:

package main

import "fmt"

func main() {
	a := make([]int, 3, 7)
	fmt.Println(a)      //[0 0 0]
	fmt.Println(len(a)) //3
	fmt.Println(cap(a)) //7
}

上面代码中a的内部存储空间已经分配了7个,但实际上只用了3个。 容量并不会影响当前元素的个数,所以len(a)返回3,cap(a)则返回该切片的容量7。

7、切片的本质

切片的本质就是对底层数组的封装,它包含了三个信息:底层数组的指针、切片的长度(len)和切片的容量(cap)。

例:

数组a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7},切片s1 := a[:5],相应示意图如下。
技术图片

切片s2 := a[3:6],相应示意图如下:
技术图片

7.1、判断切片是否为空

要检查切片是否为空,请始终使用len(s) == 0来判断,而不应该使用s == nil来判断。

7.1、片不能直接比较

切片之间是不能比较的,不能使用==操作符来判断两个切片是否含有全部相等元素。 切片唯一合法的比较操作是和nil比较。 一个nil值的切片并没有底层数组,一个nil值的切片的长度和容量都是0。但是我们不能说一个长度和容量都是0的切片一定是nil,例如下面的示例:

package main

import "fmt"

func main() {
	var a []int         //len(a)=0	cap(a)=0	a==nil
	b := []int{}        //len(b)=0	cap(b)=0	b!=nil
	c := make([]int, 0) //len(c)=0	cap(c)=0	c!=nil
}

所以要判断一个切片是否是空的,要是用len(s) == 0来判断,不应该使用s == nil来判断。

8、切片的赋值拷贝

下面的代码中演示了拷贝前后两个变量共享底层数组,对一个切片的修改会影响另一个切片的内容,这点需要特别注意。

package main

import "fmt"

func main() {
	a := make([]int, 3) //[0 0 0]
	b := a              //将a直接赋值给b,a和b共用一个底层数组
	b[0] = 99
	fmt.Println(a) //[99 0 0]
	fmt.Println(b) //[99 0 0]
}

9、切片遍历

切片的遍历方式和数组是一致的,支持索引遍历和for range遍历。

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)
	}
}

>>>
0 1
1 3
2 5
0 1
1 3
2 5

10、append()方法为切片添加元素

Go语言的内建函数append()可以为切片动态添加元素。 可以一次添加一个元素,可以添加多个元素,也可以添加另一个切片中的元素(后面加…)。

package main

import "fmt"

func main() {
	var a []int
	a = append(a, 1)       // [1]
	a = append(a, 2, 3, 4) // [1 2 3 4]
	b := []int{5, 6, 7}
	a = append(a, b...) // [1 2 3 4 5 6 7]
	fmt.Println(a)
	fmt.Println(b)
}
>>>
[1 2 3 4 5 6 7]
[5 6 7]

注意:通过var声明的零值切片可以在append()函数直接使用,无需初始化。

package main

import "fmt"

func main() {
	var a []int
	a = append(a, 1, 2, 3)
	fmt.Println(a)

}
>>>
[1 2 3]

没有必要像下面的代码一样初始化一个切片再传入append()函数使用,

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

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

每个切片会指向一个底层数组,这个数组的容量够用就添加新增元素。当底层数组不能容纳新增的元素时,切片就会自动按照一定的策略进行“扩容”,此时该切片指向的底层数组就会更换。“扩容”操作往往发生在append()函数调用时,所以我们通常都需要用原变量接收append函数的返回值。

例:

func main() {
	//append()添加元素和切片扩容
	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)
	}
}

>>>
[0]  len:1  cap:1  ptr:0xc0000100c0
[0 1]  len:2  cap:2  ptr:0xc000010110
[0 1 2]  len:3  cap:4  ptr:0xc00000a440
[0 1 2 3]  len:4  cap:4  ptr:0xc00000a440
[0 1 2 3 4]  len:5  cap:8  ptr:0xc00000e280

上述的结果可以看出:

  1. append()函数将元素追加到切片的最后并返回该切片。
  2. 切片numSlice的容量按照1,2,4,8这样的规则自动进行扩容,每次扩容后都是扩容前的2倍。

append()函数还支持一次性追加多个元素。 例如:

package main

import "fmt"

func main() {

	var citySlice []string
	// 追加一个元素
	citySlice = append(citySlice, "北京")
	// 追加多个元素
	citySlice = append(citySlice, "上海", "广州", "深圳")
	// 追加切片
	a := []string{"成都", "重庆"}
	citySlice = append(citySlice, a...)
	fmt.Println(citySlice) //[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆]
}

>>>
[北京 上海 广州 深圳 成都 重庆]

11、切片的扩容策略

可以通过查看$GOROOT/src/runtime/slice.go源码,其中扩容相关代码如下:

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
		}
	}
}

从上面的代码可以看出以下内容:

  • 首先判断,如果新申请容量(cap)大于2倍的旧容量(old.cap),最终容量(newcap)就是新申请的容量(cap)。
  • 否则判断,如果旧切片的长度小于1024,则最终容量(newcap)就是旧容量(old.cap)的两倍,即(newcap=doublecap),
  • 否则判断,如果旧切片长度大于等于1024,则最终容量(newcap)从旧容量(old.cap)开始循环增加原来的1/4,即(newcap=old.cap,for {newcap += newcap/4})直到最终容量(newcap)大于等于新申请的容量(cap),即(newcap >= cap)
  • 如果最终容量(cap)计算值溢出,则最终容量(cap)就是新申请容量(cap)。

需要注意的是,切片扩容还会根据切片中元素的类型不同而做不同的处理,比如intstring类型的处理方式就不一样。

12、使用copy()函数复制切片

首先看一个问题:

package main

import "fmt"

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] = 99
	fmt.Println(a) //[99 2 3 4 5]
	fmt.Println(b) //[99 2 3 4 5]
}
>>>
[1 2 3 4 5]
[1 2 3 4 5]
[99 2 3 4 5]
[99 2 3 4 5]

由于切片是引用类型,所以a和b其实都指向了同一块内存地址。修改b的同时a的值也会发生变化。

Go语言内建的copy()函数可以迅速地将一个切片的数据复制到另外一个切片空间中,copy()函数的使用格式如下:

copy(destSlice, srcSlice []T)

其中:

  • srcSlice: 数据来源切片
  • destSlice: 目标切片

例:

package main

import "fmt"

func main() {
	// copy()复制切片
	a := []int{1, 2, 3, 4, 5}
	b := make([]int, 5, 5)
	copy(b, a)     //使用copy()函数将切片a中的元素复制到切片b
	fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
	fmt.Println(b) //[1 2 3 4 5]
	b[0] = 999
	fmt.Println(a) //[1 2 3 4 5]
	fmt.Println(b) //[999 2 3 4 5]
}
>>>
[1 2 3 4 5]
[1 2 3 4 5]
[1 2 3 4 5]
[999 2 3 4 5]

13、从切片中删除元素

Go语言中并没有删除切片元素的专用方法,我们可以使用切片本身的特性来删除元素。

例:

package main

import "fmt"

func main() {
	// 从切片中删除元素
	a := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
	// 要删除索引为2的元素
	a = append(a[:2], a[3:]...)
	fmt.Println(a) //[1 2 4 5 6 7 8 9]
}
>>>
[1 2 4 5 6 7 8 9]

总结:要从切片a中删除索引为index的元素,操作方法是a = append(a[:index], a[index+1:]...)

练习:

1.请写出下面代码的输出结果。

func main() {
	var a = make([]string, 5, 10)
	for i := 0; i < 10; i++ {
		a = append(a, fmt.Sprintf("%v", i))
	}
	fmt.Println(a)
}
>>>
[     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]

2.请使用内置的sort包对数组var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}进行排序。

package main

import (
	"fmt"
	"sort"
)

func main() {
	var a = [...]int{3, 7, 8, 9, 1}
	sort.Ints(a[:])
	fmt.Println(a)
}
>>>
[1 3 7 8 9]

7、Go语言基础之切片(slice)

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原文地址:https://www.cnblogs.com/remixnameless/p/13174640.html

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