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golang中sort包如何实现

发布: 2019-12-16 15:16:18
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golang中sort包如何实现

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。

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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)

}

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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:

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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]

}

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2、Sort(data Interface)方法

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//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)

}

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//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)

    }

}

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//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

    }

}

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// 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

    }

}

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