go基础之切片
知识文档:
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。切片一般用于快速地操作一块数据集合。
1. 切片:切片是数组的一个引用,因此切片是引用类型,它的内部结构包含地址、长度和容量。
2. 切片的长度可以改变,因此,切片是一个可变的数组。
3. 切片遍历方式和数组一样,可以用len()求长度。表示可用元素数量,读写操作不能超过该限制。
4. cap可以求出slice最大扩张容量,不能超出数组限制。0 <= len(slice) <= len(array),其中array是slice引用的数组。
5. 切片的定义:var 变量名 []类型,比如 var str []string var arr []int。
6. 如果 slice == nil,那么 len、cap 结果都等于 0。
切片定义
声明切片类型的基本语法如下:
1 | var name []T |
其中,
- name:表示变量名
- T:表示切片中的元素类型
举个例子:
1 | func main() { |
切片的长度和容量
切片拥有自己的长度和容量,我们可以通过使用内置的len()
函数求长度,使用内置的cap()
函数求切片的容量。
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。
简单切片表达式
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low
和high
表示一个索引范围(左包含,右不包含)
- 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到其底层数组元素末尾的个数。
- 切片 s 的长度和容量可通过表达式 len(s) 和 cap(s) 来获取。
1 | func main() { |
输出:
1 | s:[2 3] len(s):2 cap(s):4 |
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:
1 | a[2:] // 等同于 a[2: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low
和high
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
。
1 | func main() { |
输出:
1 | s:[2 3] len(s):2 cap(s):4 |
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:
1 | a[low : high : max] |
上面的代码会构造与简单切片表达式·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。
1 | func main() { |
输出结果:
1 | t:[2 3] len(t):2 cap(t):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。
使用make()函数构造切片
我们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:
1 | 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
举个例子:
1 | func main() { |
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。
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)。
举个例子,现在有一个数组a := [8]int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
,切片s1 := a[:5]
,相应示意图如下。
切片s2 := a[3:6]
,相应示意图如下:
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。
切片不能直接比较
切片之间是不能比较的,我们不能使用==
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:
1 | var s1 []int //len(s1)=0;cap(s1)=0;s1==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。
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。
1 | func main() { |
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。
1 | func main() { |
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…)。
1 | func main(){ |
**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。
1 | var s []int |
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,
1 | s := []int{} // 没有必要初始化 |
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:
1 | func main() { |
输出:
1 | [0] len:1 cap:1 ptr:0xc0000a8000 |
从上面的结果可以看出:
- append()函数将元素追加到切片的最后并返回该切片。
- 切片numSlice的容量按照1,2,4,8,16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:
1 | var citySlice []string |
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:
1 | newcap := old.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:
1 | func main() { |
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:
1 | copy(destSlice, srcSlice []T) |
其中:
- srcSlice: 数据来源切片
- destSlice: 目标切片
举个例子:
1 | func main() { |
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。 代码如下:
1 | func main() { |
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:]...)
练习题
请写出下面代码的输出结果。
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7func main() {
var a = make([]string, 5, 10)
for i := 0; i < 10; i++ {
a = append(a, fmt.Sprintf("%v", i))
}
fmt.Println(a)
}解答:
1
请使用内置的sort包对数组var a = […]int{3, 7, 8, 9, 1}进行排序(附加题,自行查资料解答)。
解答:1