go语言中sort包的实现方法与应用详解

前言

Go语言的 sort 包实现了内置和用户定义类型的排序，sort包中实现了３种基本的排序算法：插入排序．快排和堆排序．和其他语言中一样，这三种方式都是不公开的，他们只在sort包内部使用．所以用户在使用sort包进行排序时无需考虑使用那种排序方式，sort.Interface定义的三个方法：获取数据集合长度的Len()方法、比较两个元素大小的Less()方法和交换两个元素位置的Swap()方法，就可以顺利对数据集合进行排序。sort包会根据实际数据自动选择高效的排序算法。

之前跟大家分享了Go语言使用sort包对任意类型元素的集合进行排序的方法，感兴趣的朋友们可以参考这篇文章：https://www.jb51.net/article/60893.htm

下面来看看sort包的简单示例：

type Interface interface {
 // 返回要排序的数据长度
 Len() int
 //比较下标为i和j对应的数据大小，可自己控制升序和降序  
Less(i, j int) bool
 // 交换下标为i，j对应的数据
 Swap(i, j int)
}

任何实现了 sort.Interface 的类型（一般为集合），均可使用该包中的方法进行排序。这些方法要求集合内列出元素的索引为整数。

这里我直接用源码来讲解实现：

1、源码中的例子：

type Person struct {
 Name string
 Age int
}

type ByAge []Person
//实现了sort接口中的三个方法，则可以使用排序方法了
func (a ByAge) Len() int   { return len(a) }
func (a ByAge) Swap(i, j int)  { a[i], a[j] = a[j], a[i] }
func (a ByAge) Less(i, j int) bool { return a[i].Age < a[j].Age }

func Example() {
 people := []Person{
  {"Bob", 31},
  {"John", 42},
  {"Michael", 17},
  {"Jenny", 26},
 }

 fmt.Println(people)
 sort.Sort(ByAge(people)) //此处调用了sort包中的Sort()方法,我们看一下这个方法
 fmt.Println(people)

 // Output:
 // [Bob: 31 John: 42 Michael: 17 Jenny: 26]
 // [Michael: 17 Jenny: 26 Bob: 31 John: 42]
}

2、Sort(data Interface)方法

//sort包只提供了这一个公开的公使用的排序方法，
func Sort(data Interface) {
 // Switch to heapsort if depth of 2*ceil(lg(n+1)) is reached.
 //如果元素深度达到2*ceil(lg(n+1))则选用堆排序
 n := data.Len()
 maxDepth := 0
 for i := n; i > 0; i >>= 1 {
  maxDepth++
 }
 maxDepth *= 2
 quickSort(data, 0, n, maxDepth)
}

//快速排序
//它这里会自动选择是用堆排序还是插入排序还是快速排序，快速排序就是
func quickSort(data Interface, a, b, maxDepth int) {
 //如果切片元素少于十二个则使用希尔插入法
 for b-a > 12 { // Use ShellSort for slices <= 12 elements
  if maxDepth == 0 {
   heapSort(data, a, b) //堆排序方法，a=0,b=n
   return
  }
  maxDepth--
  mlo, mhi := doPivot(data, a, b)
  // Avoiding recursion on the larger subproblem guarantees
  // a stack depth of at most lg(b-a).
  if mlo-a < b-mhi {
   quickSort(data, a, mlo, maxDepth)
   a = mhi // i.e., quickSort(data, mhi, b)
  } else {
   quickSort(data, mhi, b, maxDepth)
   b = mlo // i.e., quickSort(data, a, mlo)
  }
 }
 if b-a > 1 {
  // Do ShellSort pass with gap 6
  // It could be written in this simplified form cause b-a <= 12
  for i := a + 6; i < b; i++ {
   if data.Less(i, i-6) {
    data.Swap(i, i-6)
   }
  }
  insertionSort(data, a, b)
 }
}

//堆排序
func heapSort(data Interface, a, b int) {
 first := a
 lo := 0
 hi := b - a

 // Build heap with greatest element at top.
 //构建堆结构，最大的元素的顶部，就是构建大根堆
 for i := (hi - 1) / 2; i >= 0; i-- {
  siftDown(data, i, hi, first)
 }

 // Pop elements, largest first, into end of data.
 //把first插入到data的end结尾
 for i := hi - 1; i >= 0; i-- {
  data.Swap(first, first+i) //数据交换
  siftDown(data, lo, i, first) //堆重新筛选
 }
}

// siftDown implements the heap property on data[lo, hi).
// first is an offset into the array where the root of the heap lies.
func siftDown(data Interface, lo, hi, first int) {
 //hi为数组的长度
 //这里有一种做法是把跟元素给取到存下来，但是为了方法更抽象，省掉了这部，取而代之的是在swap的时候进行相互交换
 root := lo //根元素的下标
 for {
  child := 2*root + 1 //左叶子结点下标
  //控制for循环介绍，这种写法更简洁，可以查看我写的堆排序的文章
  if child >= hi { 
   break
  }
  //防止数组下标越界，判断左孩子和右孩子那个大
  if child+1 < hi && data.Less(first+child, first+child+1) { 
   child++
  }
  //判断最大的孩子和根元素之间的关系
  if !data.Less(first+root, first+child) {
   return
  }
  //如果上面都 满足，则进行数据交换
  data.Swap(first+root, first+child)
  root = child
 }
}

这个包中还有很多方法，这个包实现了很多方法，比如排序反转，二分搜索。排序通过 quickSort（）这个方法来控制该调用快排还是堆排。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对北单博客的支持。