Go container包的介绍
时间：2022-09-18 11:13:48|栏目：Golang|点击： 次
1.简介
Container — 容器数据类型：该包实现了三个复杂的数据结构：堆、链表、环
List：Go中对链表的实现，其中List：双向链表，Element：链表中的元素Ring：实现的是一个循环链表，也就是我们俗称的环Heap：Go中对堆的实现
2.list
简单实用：
func main() {
// 初始化双向链表
l := list.New()
// 链表头插入
l.PushFront(1)
// 链表尾插入
l.PushBack(2)
l.PushFront(3)
// 从头开始遍历
for head := l.Front();head != nil;head = head.Next() {
fmt.Println(head.Value)
}
}
方法列表：
type Element
func (e *Element) Next() *Element // 返回该元素的下一个元素，如果没有下一个元素则返回 nil
func (e *Element) Prev() *Element // 返回该元素的前一个元素，如果没有前一个元素则返回nil
type List
func New() *List // 返回一个初始化的list
func (l *List) Back() *Element // 获取list l的最后一个元素
func (l *List) Front() *Element // 获取list l的第一个元素
func (l *List) Init() *List // list l 初始化或者清除 list l
func (l *List) InsertAfter(v interface{}, mark *Element) *Element // 在 list l 中元素 mark 之后插入一个值为 v 的元素，并返回该元素，如果 mark 不是list中元素，则 list 不改变
func (l *List) InsertBefore(v interface{}, mark *Element) *Element // 在 list l 中元素 mark 之前插入一个值为 v 的元素，并返回该元素，如果 mark 不是list中元素，则 list 不改变
func (l *List) Len() int // 获取 list l 的长度
func (l *List) MoveAfter(e, mark *Element) // 将元素 e 移动到元素 mark 之后，如果元素e 或者 mark 不属于 list l，或者 e==mark，则 list l 不改变
func (l *List) MoveBefore(e, mark *Element) // 将元素 e 移动到元素 mark 之前，如果元素e 或者 mark 不属于 list l，或者 e==mark，则 list l 不改变
func (l *List) MoveToBack(e *Element) // 将元素 e 移动到 list l 的末尾，如果 e 不属于list l，则list不改变
func (l *List) MoveToFront(e *Element) // 将元素 e 移动到 list l 的首部，如果 e 不属于list l，则list不改变
func (l *List) PushBack(v interface{}) *Element // 在 list l 的末尾插入值为 v 的元素，并返回该元素
func (l *List) PushBackList(other *List) // 在 list l 的尾部插入另外一个 list，其中l 和 other 可以相等
func (l *List) PushFront(v interface{}) *Element // 在 list l 的首部插入值为 v 的元素，并返回该元素
func (l *List) PushFrontList(other *List) // 在 list l 的首部插入另外一个 list，其中 l 和 other 可以相等
func (l *List) Remove(e *Element) interface{} // 如果元素 e 属于list l，将其从 list 中删除，并返回元素 e 的值
2.1数据结构
节点定义：
type Element struct {
// 后继指针，前向指针
next, prev *Element
// 链表指针，属于哪个链表
list *List
// 节点value
Value interface{}
}
双向链表定义：
type List struct {
// 根元素
root Element // sentinel list element, only &root, root.prev, and root.next are used
// 实际节点数量
len int // current list length excluding (this) sentinel element
}
初始化：
// 通过工厂方法返回list指针
func New() *List { return new(List).Init() }
func (l *List) Init() *List {
l.root.next = &l.root
l.root.prev = &l.root
l.len = 0
return l
}
这里可以看到root节点作为一个根节点，不承担数据，也不是实际的链表节点，节点数量len没算上它，再初始化的时候，root节点会成为一个只有一个节点的环（前后指针都指向自己）
2.2插入元素
头插法:
func (l *List) Front() *Element {
if l.len == 0 {
return nil
}
return l.root.next
}
func (l *List) PushFront(v interface{}) *Element {
l.lazyInit()
return l.insertValue(v, &l.root)
}
尾插法:
func (l *List) Back() *Element {
if l.len == 0 {
return nil
}
return l.root.prev
}
func (l *List) PushBack(v interface{}) *Element {
l.lazyInit()
return l.insertValue(v, l.root.prev)
}
在指定元素后新增元素:
func (l *List) insert(e, at *Element) *Element {
e.prev = at
e.next = at.next
e.prev.next = e
e.next.prev = e
e.list = l
l.len++
return e
}
这里有个延迟初始化的逻辑：lazyInit，把初始化操作延后，仅在实际需要的时候才进行
func (l *List) lazyInit() {
if l.root.next == nil {
l.Init()
}
}
移除元素：
// remove 从双向链表中移除一个元素e，递减链表的长度，返回该元素e
func (l *List) remove(e *Element) *Element {
e.prev.next = e.next
e.next.prev = e.prev
e.next = nil // 防止内存泄漏
e.prev = nil // 防止内存泄漏
e.list = nil
l.len --
return e
}
3.ring
Go中提供的ring是一个双向的循环链表，与list的区别在于没有表头和表尾，ring表头和表尾相连，构成一个环
使用demo：
func main() {
// 初始化3个元素的环，返回头节点
r := ring.New(3)
// 给环填充值
for i := 1;i <= 3;i++{
r.Value = i
r = r.Next()
}
sum := 0
// 对环的每个元素进行处理
r.Do(func(i interface{}) {
sum = i.(int) + sum
})
fmt.Println(sum)
}
方法列表：
type Ring
func New(n int) *Ring // 初始化环
func (r *Ring) Do(f func(interface{})) // 循环环进行操作
func (r *Ring) Len() int // 环长度
func (r *Ring) Link(s *Ring) *Ring // 连接两个环
func (r *Ring) Move(n int) *Ring // 指针从当前元素开始向后移动或者向前（n 可以为负数）
func (r *Ring) Next() *Ring // 当前元素的下个元素
func (r *Ring) Prev() *Ring // 当前元素的上个元素
func (r *Ring) Unlink(n int) *Ring // 从当前元素开始，删除 n 个元素
3.1数据结构
环节点数据结构：
type Ring struct {
next, prev *Ring // 前继和后继指针
Value interface{} // for use by client; untouched by this library
}
初始化一个环：后继和前继指针都指向自己
func (r *Ring) init() *Ring {
r.next = r
r.prev = r
return r
}
初始化指定数量个节点的环
func New(n int) *Ring {
if n <= 0 {
return nil
}
r := new(Ring)
p := r
for i := 1; i < n; i++ {
p.next = &Ring{prev: p}
p = p.next
}
p.next = r
r.prev = p
return r
}
遍历环，对个元素执行指定操作：
func (r *Ring) Do(f func(interface{})) {
if r != nil {
f(r.Value)
for p := r.Next(); p != r; p = p.next {
f(p.Value)
}
}
}
4.heap
Go中堆使用的数据结构是最小二叉树，即根节点比左边子树和右边子树的所有值都小
使用demo：需要实现Interface接口，go中堆都是实现这个接口，定义了排序，插入和删除方法
type Interface interface {
sort.Interface
Push(x interface{}) // add x as element Len()
Pop() interface{} // remove and return element Len() - 1.
}
实现接口：
// An IntHeap is a min-heap of ints.
type IntHeap []int
func (h IntHeap) Len() int { return len(h) }
func (h IntHeap) Less(i, j int) bool { return h[i] < h[j] }
func (h IntHeap) Swap(i, j int) { h[i], h[j] = h[j], h[i] }
func (h *IntHeap) Push(x interface{}) {
// Push and Pop use pointer receivers because they modify the slice's length,
// not just its contents.
*h = append(*h, x.(int))
}
func (h *IntHeap) Pop() interface{} {
old := *h
n := len(old)
x := old[n-1]
*h = old[0 : n-1]
return x
}
// This example inserts several ints into an IntHeap, checks the minimum,
// and removes them in order of priority.
func Example_intHeap() {
h := &IntHeap{2, 1, 5}
heap.Init(h)
heap.Push(h, 3)
fmt.Printf("minimum: %d\n", (*h)[0])
for h.Len() > 0 {
fmt.Printf("%d ", heap.Pop(h))
}
// Output:
// minimum: 1
// 1 2 3 5
}
4.1数据结构
上浮：
func Push(h Interface, x interface{}) {
h.Push(x)
up(h, h.Len()-1)
}
func up(h Interface, j int) {
for {
i := (j - 1) / 2 // parent
if i == j || !h.Less(j, i) {
break
}
h.Swap(i, j)
j = i
}
}
下沉：
func Pop(h Interface) interface{} {
n := h.Len() - 1
h.Swap(0, n)
down(h, 0, n)
return h.Pop()
}
func down(h Interface, i0, n int) bool {
i := i0
for {
j1 := 2*i + 1
if j1 >= n || j1 < 0 { // j1 < 0 after int overflow
break
}
j := j1 // left child
if j2 := j1 + 1; j2 < n && h.Less(j2, j1) {
j = j2 // = 2*i + 2 // right child
}
if !h.Less(j, i) {
break
}
h.Swap(i, j)
i = j
}
return i > i0
}
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