Go语言基础要点总结(二)-切片Slice相关

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2.1 切片

切片(slice) 是对数组的一个连续片段的引用,所以切片是一个引用类型(因此更类似于 C/C++ 中的数组类型,或者 Python 中的 list 类型),这个片段可以是整个数组,也可以是由起始和终止索引标识的一些项的子集,需要注意的是,终止索引标识的项不包括在切片内。 Go语言中切片的内部结构包含地址、大小容量,切片一般用于快速地操作一块数据集合。

从数组或切片生成新的切片拥有如下特性:

  • 取出的元素数量为:结束位置 - 开始位置;
  • 取出元素不包含结束位置对应的索引,切片最后一个元素使用 slice[len(slice)] 获取;
  • 当缺省开始位置时,表示从连续区域开头到结束位置;
  • 当缺省结束位置时,表示从开始位置到整个连续区域末尾;
  • 两者同时缺省时,与切片本身等效;
  • 两者同时为 0 时,等效于空切片,一般用于切片复位。

根据索引位置取切片 slice 元素值时,取值范围是(0~len(slice)-1),超界会报运行时错误,生成切片时,结束位置可以填写 len(slice) 但不会报错。

//slice
var a  = [3]int{1, 2, 3}
fmt.Println(a, a[1:2])

//result
[1 2 3]  [2]

从数组或切片生成新的切片拥有如下特性:

  • 取出的元素数量为:结束位置 - 开始位置;
  • 取出元素不包含结束位置对应的索引,切片最后一个元素使用 slice[len(slice)] 获取;
  • 当缺省开始位置时,表示从连续区域开头到结束位置;
  • 当缺省结束位置时,表示从开始位置到整个连续区域末尾;
  • 两者同时缺省时,与切片本身等效;
  • 两者同时为 0 时,等效于空切片,一般用于切片复位。

根据索引位置取切片 slice 元素值时,取值范围是(0~len(slice)-1),超界会报运行时错误,生成切片时,结束位置可以填写 len(slice) 但不会报错。

声明切片

// 声明字符串切片
var strList []string

// 声明整型切片
var numList []int

// 声明一个空切片
var numListEmpty = []int{}

// 输出3个切片
fmt.Println(strList, numList, numListEmpty)

// 输出3个切片大小
fmt.Println(len(strList), len(numList), len(numListEmpty))

// 切片判定空的结果
fmt.Println(strList == nil)
fmt.Println(numList == nil)
fmt.Println(numListEmpty == nil)

//----------result----------
[] [] []
0 0 0
true
true
false

切片是动态结构,只能与 nil 判定相等,不能互相判定相等。声明新的切片后,可以使用 append() 函数向切片中添加元素。

使用make构造切片

使用make内建函数动态创建切片

make( []Type, size, cap )

其中 Type 是指切片的元素类型,size 指的是为这个类型分配多少个元素,cap 为预分配的元素数量,这个值设定后不影响 size,只是能提前分配空间,降低多次分配空间造成的性能问题

a := make([]int, 2)     //省略了参数cap
b := make([]int, 2, 10)

fmt.Println(a, b)
fmt.Println(len(a), len(b))
//result
[0 0] [0 0]
2 2

2.2 使用append()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,代码如下所示:

var a []int
a = append(a, 1) // 追加1个元素
a = append(a, 1, 2, 3) // 追加多个元素, 手写解包方式
a = append(a, []int{1,2,3}...) // 追加一个切片, 切片需要解包

在使用 append() 函数为切片动态添加元素时,如果空间不足以容纳足够多的元素,切片就会进行“扩容”,此时新切片的长度会发生改变。切片在扩容时,容量的扩展规律是按容量的 2 倍数进行扩充。

除了在切片的尾部追加,我们还可以在切片的开头添加元素:

var a = []int{1,2,3}
a = append([]int{0}, a...) // 在开头添加1个元素
a = append([]int{-3,-2,-1}, a...) // 在开头添加1个切片

在切片开头添加元素一般都会导致内存的重新分配,而且会导致已有元素全部被复制 1 次,因此,从切片的开头添加元素的性能要比从尾部追加元素的性能差很多。

2.3 Go语言切片复制

Go语言的内置函数 copy() 可以将一个数组切片复制到另一个数组切片中,如果加入的两个数组切片不一样大,就会按照其中较小的那个数组切片的元素个数进行复制。 copy() 函数的使用格式如下:

copy( destSlice, srcSlice []T) int

其中 srcSlice 为数据来源切片,destSlice 为复制的目标(也就是将 srcSlice 复制到 destSlice),目标切片必须分配过空间且足够承载复制的元素个数,并且来源和目标的类型必须一致,copy() 函数的返回值表示实际发生复制的元素个数。

虽然通过循环复制切片元素更直接,不过内置的 copy() 函数使用起来更加方便,copy() 函数的第一个参数是要复制的目标 slice,第二个参数是源 slice,两个 slice 可以共享同一个底层数组,甚至有重叠也没有问题。

2.4 Go语言从切片中删除元素

Go语言并没有对删除切片元素提供专用的语法或者接口,需要使用切片本身的特性来删除元素,根据要删除元素的位置有三种情况,分别是从开头位置删除、从中间位置删除和从尾部删除,其中删除切片尾部的元素速度最快。

从开头位置删除

删除开头的元素可以直接移动数据指针:

a = []int{1, 2, 3}
a = a[1:] // 删除开头1个元素
a = a[N:] // 删除开头N个元素

也可以不移动数据指针,但是将后面的数据向开头移动,可以用 append 原地完成(所谓原地完成是指在原有的切片数据对应的内存区间内完成,不会导致内存空间结构的变化):

a = []int{1, 2, 3}
a = append(a[:0], a[1:]...) // 删除开头1个元素
a = append(a[:0], a[N:]...) // 删除开头N个元素

还可以用 copy() 函数来删除开头的元素:

a = []int{1, 2, 3}
a = a[:copy(a, a[1:])] // 删除开头1个元素
a = a[:copy(a, a[N:])] // 删除开头N个元素

从中间位置删除

对于删除中间的元素,需要对剩余的元素进行一次整体挪动,同样可以用 append 或 copy 原地完成:

a = []int{1, 2, 3, ...}
a = append(a[:i], a[i+1:]...) // 删除中间1个元素
a = append(a[:i], a[i+N:]...) // 删除中间N个元素
a = a[:i+copy(a[i:], a[i+1:])] // 删除中间1个元素
a = a[:i+copy(a[i:], a[i+N:])] // 删除中间N个元素

从尾部位置删除

a = []int{1, 2, 3}
a = a[:len(a)-1] // 删除尾部1个元素
a = a[:len(a)-N] // 删除尾部N个元素

Go语言中删除切片元素的本质是,以被删除元素为分界点,将前后两个部分的内存重新连接起来。

连续容器的元素删除无论在任何语言中,都要将删除点前后的元素移动到新的位置,随着元素的增加,这个过程将会变得极为耗时,因此,当业务需要大量、频繁地从一个切片中删除元素时,如果对性能要求较高的话,就需要考虑更换其他的容器了(如双链表等能快速从删除点删除元素)。

2.5 Go语言range关键字

切片是一个集合,我们可以迭代其中的元素,Go语言有个特殊的关键字 range,它可以配合关键字 for 来迭代切片里的每一个元素,如下所示:

// 创建一个整型切片,并赋值
slice := []int{10, 20, 30, 40}
// 迭代每一个元素,并显示其值
for index, value := range slice {
    fmt.Printf("Index: %d Value: %d\n", index, value)
}

//result
Index: 0 Value: 10
Index: 1 Value: 20
Index: 2 Value: 30
Index: 3 Value: 40

第 4 行中的 index 和 value 分别用来接收 range 关键字返回的切片中每个元素的索引和值,这里的 index 和 value 不是固定的,读者也可以定义成其它的名字。

当迭代切片时,关键字 range 会返回两个值,第一个值是当前迭代到的索引位置,第二个值是该位置对应元素值的一份副本。

需要强调的是,range 返回的是每个元素的副本,而不是直接返回对该元素的引用; 如果不需要索引值,也可以使用下划线_来忽略这个值。