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Go从入门到放弃之数组、切片

2024-08-28 38
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简介： Go从入门到放弃之数组、切片

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一、数组

数组的声明和初始化

在 Go 语言中，数组是固定长度的、同一类型的数据集合。数组中包含的每个数据项被称为数组元素，一个数组包含的元素个数被称为数组的长度。

在 Go 语言中，你可以通过 [] 来标识数组类型，但需要指定长度和元素类型，使用时可以修改数组成员，但是数组大小不可变化。以下是一些常见的数组声明方法：

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var a [8]byte // 长度为8的数组，每个元素为一个字节

var b [3][3]int // 二维数组（9宫格）

var c [3][3][3]float64 // 三维数组（立体的9宫格）

var d = [3]int{1, 2, 3}  // 声明时初始化

var e = new([3]string)   // 通过 new 初始化

和普通变量赋值一样，数组也可以通过 := 进行一次性声明和初始化，所有数组元素通过 {} 包裹，然后通过逗号分隔多个元素

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a := [5]int{1,2,3,4,5}

语法糖省略数组长度的声明

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

数组在初始化的时候，如果没有填满，则空位会通过对应的元素类型零值填充

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a := [5]int{1, 2, 3}

fmt.Println(a)

 

//上述代码的打印结果是：

[1 2 3 0 0]

我们还可以初始化指定下标位置的元素值，未设置的位置也会以对应元素类型的零值填充

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a := [5]int{1: 3, 3: 7}

 

//这样数组 a 的元素值如下：

[0 3 0 7 0]

数组的长度是该数组类型的一个内置常量，可以用 Go 语言的内置函数 len() 来获取

1

arrLength := len(arr)

数组元素的访问和设置

可以使用数组下标来访问 Go 数组中的元素，数组下标默认从 0 开始，len(arr)-1 表示最后一个元素的下标：

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arr := [5]int{1,2,3,4,5}

a1, a2 := arr[0], arr[len(arr) - 1]// 还可以通过下标设置对应索引位置的元素值：arr[0] = 100

遍历数组

遍历数组a有以下两种方法

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func main() {

    var a = [...]string{"北京", "上海", "深圳"}

    // 方法1：for循环遍历

    for i := 0; i < len(a); i++ {

        fmt.Println(a[i])

    }

 

    // 方法2：for range遍历

    for index, value := range a {

        fmt.Println(index, value)

    }

}

如果我们不想获取索引值，可以这么做：

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for _, v := range arr {

   // ...

}

如果只想获取索引值，可以这么做：

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for i := range arr {

   // ...

}

多维数组

这里以二维数组为例（数组中又嵌套数组）

二维数组的定义

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func main() {

    a := [3][2]string{

        {"北京", "上海"},

        {"广州", "深圳"},

        {"成都", "重庆"},

    }

    fmt.Println(a) //[[北京 上海] [广州 深圳] [成都 重庆]]

    fmt.Println(a[2][1]) //支持索引取值:重庆

}

二维数组的遍历

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func main() {

    a := [3][2]string{

        {"北京", "上海"},

        {"广州", "深圳"},

        {"成都", "重庆"},

    }

    for _, v1 := range a {

        for _, v2 := range v1 {

            fmt.Printf("%s\t", v2)

        }

        fmt.Println()

    }

}

注意： 多维数组只有第一层可以使用...来让编译器推导数组长度。例如：

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//支持的写法

a := [...][2]string{

    {"北京", "上海"},

    {"广州", "深圳"},

    {"成都", "重庆"},

}

//不支持多维数组的内层使用...

b := [3][...]string{

    {"北京", "上海"},

    {"广州", "深圳"},

    {"成都", "重庆"},

}

数组是值类型

数组是值类型，赋值和传参会复制整个数组。因此改变副本的值，不会改变本身的值。

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func modifyArray(x [3]int) {

    x[0] = 100

}

 

func modifyArray2(x [3][2]int) {

    x[2][0] = 100

}

func main() {

    a := [3]int{10, 20, 30}

    modifyArray(a) //在modify中修改的是a的副本x

    fmt.Println(a) //[10 20 30]

    b := [3][2]int{

        {1, 1},

        {1, 1},

        {1, 1},

    }

    modifyArray2(b) //在modify中修改的是b的副本x

    fmt.Println(b)  //[[1 1] [1 1] [1 1]]

}　

数组类型的不足

由于数组类型变量一旦声明后长度就固定了，这意味着我们将不能动态添加元素到数组，如果要这么做的话，需要先创建一个容量更大的数组，然后把老数组的元素都拷贝过来，最后再添加新的元素，如果数组尺寸很大的话，势必会影响程序性能，例如

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//这个求和函数只能接受[3]int类型，其他的都不支持<br>func arraySum(x [3]int) int{

    sum := 0

    for _, v := range x{

        sum = sum + v

    }

    return sum

}

另外，数组是值类型，这意味着作为参数传递到函数时，传递的是数组的值拷贝，也就是说，会先将数组拷贝给形参，然后在函数体中引用的是形参而不是原来的数组，当我们在函数中对数组元素进行修改时，并不会影响原来的数组，

这种机制带来的另一个负面影响是当数组很大时，值拷贝会降低程序性能。综合以上因素，我们迫切需要一个引用类型的、支持动态添加元素的新「数组」类型，这就是下篇教程将要介绍的切片类型，实际上，我们在 Go 语言中很少使用数组，大多数时候会使用切片取代它。

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二、切片

在 Go 语言中，切片是一个新的数据类型，与数组最大的不同在于，切片的类型字面量中只有元素的类型，没有长度

切片定义

声明切片类型的基本语法如下

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// name:表示变量名

// T:表示切片中的元素类型

 

var name []T

创建切片的方法主要有三种 —— 基于数组、切片和直接创建　　

基于数组

切片可以基于一个已存在的数组创建。从这个层面来说，数组可以看作是切片的底层数组，而切片则可以看作是数组某个连续片段的引用。切片可以只使用数组的一部分元素或者整个数组来创建，甚至可以创建一个比所基于的数组还要大的切片：

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// 先定义一个数组

months := [...]string{"January", "February", "March", "April", "May", "June", "July", "August", "September", "October", "November", "December"}

 

// 基于数组创建切片

q2 := months[3:6]    // 第二季度

summer := months[5:8]  // 夏季

 

fmt.Println(q2)

fmt.Println(summer) 

 

// 运行结果为：

 

[April May June]

[June July August]

Go 语言支持通过 array[start:end] 这样的方式基于数组生成一个切片，start 表示切片在数组中的下标起点，end 表示切片在数组中的下标终点，两者之间的元素就是切片初始化后的元素集合，通过上面的示例可以看到，和字符串切片一样，这也是个左闭右开的集合，下面几种用法也都是合法的：

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// 基于 months 的所有元素创建切片（全年）

all := months[:]

 

// 基于 months 的前 6 个元素创建切片（上半年）

firsthalf := months[:6]

 

// 基于从第 6 个元素开始的后续元素创建切片（下半年）

secondhalf := months[6:]

基于切片

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firsthalf := months[:6]

q1 := firsthalf[:3] // 基于 firsthalf 的前 3 个元素构建新切片q1 := firsthalf[:9]

 

打印结果是：[January February March April May June July August September]。

因为 firsthalf 的容量是 12，只要选择的范围不超过 firsthalf 的容量，那么这个创建操作就是合法的，所以虽然是基于切片创建切片，但本质上还是基于数组。

使用make()函数构造切片

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T:切片的元素类型

size:切片中元素的数量

cap:切片的容量

 

make([]T, size, cap)　

示例：

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func main() {

    a := make([]int, 2, 10)

    fmt.Println(a)      //[0 0]

    fmt.Println(len(a)) //2

    fmt.Println(cap(a)) //10

}

 

上面代码中a的内部存储空间已经分配了10个，但实际上只用了2个。 容量并不会影响当前元素的个数，所以len(a)返回2，cap(a)则返回该切片的容量

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。

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

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func main() {

    s1 := make([]int, 3) //[0 0 0]

    s2 := s1             //将s1直接赋值给s2，s1和s2共用一个底层数组

    s2[0] = 100

    fmt.Println(s1) //[100 0 0]

    fmt.Println(s2) //[100 0 0]

}

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

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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)

    }

}

动态增加元素

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…）

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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：通过var声明的零值切片可以在append()函数直接使用，无需初始化。

var s []int

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。

举个例子：

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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)

    }

}

append()函数还支持一次性追加多个元素。 例如：

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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]

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：　　

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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int和string类型的处理方式就不一样。

使用copy()函数复制切片

首先我们来看一个问题：

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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

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srcSlice: 数据来源切片

destSlice: 目标切片

 

copy(destSlice, srcSlice []T)　

示例：

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func main() {

    // copy()复制切片

    a := []int{1, 2, 3, 4, 5}

    c := make([]int, 5, 5)

    copy(c, a)     //使用copy()函数将切片a中的元素复制到切片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]

}

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

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func main() {

    // 从切片中删除元素

    a := []int{30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37}

    // 要删除索引为2的元素

    a = append(a[:2], a[3:]...)

    fmt.Println(a) //[30 31 33 34 35 36 37]

}<br>

总结一下就是：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:]...)


文章标签：
Go
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Go数组切片
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