go语言的排序、结构体排序

原文：https://studygolang.com/articles/1598

晚上准备动手写点 go 的程序的时候，想起 go 如何排序的问题。排序 sort 是个基本的操作，当然搜索 search 也是。c 提供一个 qsort 和 bsearch，一个快排一个二分查找，不过是使用起来都不方便； c++ 中的 sort 貌似很不错，因为 c++ 支持泛型(或是说模板)，所以很多东西使用起来很方便。go 是通过 sort 包提供排序和搜索，因为 go 暂时不支持泛型（将来也不好说支不支持），所以，go 的 sort 和 search 使用起来跟类型是有关的，或是需要像 c 一样写比较函数等，稍微显得也不是很方便。

补注：近来又看 go 的排序，发现以前对 go 的排序理解的有点浅了。 go 的排序思路和 c 和 c++ 有些差别。 c 默认是对数组进行排序， c++ 是对一个序列进行排序， go 则更宽泛一些，待排序的可以是任何对象，虽然很多情况下是一个 slice (分片，类似于数组)，或是包含 slice 的一个对象。

排序(接口)的三个要素：

待排序元素个数 n ；
第 i 和第 j 个元素的比较函数 cmp ；
第 i 和第 j 个元素的交换 swap ；

乍一看条件 3 是多余的， c 和 c++ 都不提供 swap 。 c 的 qsort 的用法： qsort(data, n, sizeof(int), cmp_int); data 是起始地址， n 是元素个数， sizeof(int) 是每个元素的大小， cmp_int 是一个比较两个 int 的函数。c++ 的 sort 的用法： sort(data, data+n, cmp_int); data 是第一个元素的位置， data+n 是最后一个元素的下一个位置， cmp_int 是比较函数。

下面还是进入正题。

基本类型 int 、 float64 和 string 的排序

升序排序

对于 int 、 float64 和 string 数组或是分片的排序， go 分别提供了 sort.Ints() 、 sort.Float64s() 和 sort.Strings() 函数，默认都是从小到大排序。(没有 sort.Float32s() 函数， me 颇有点奇怪。)

package main
import (
"fmt"
"sort"
)
func main() {
intList := [] int {2, 4, 3, 5, 7, 6, 9, 8, 1, 0}
float8List := [] float64 {4.2, 5.9, 12.3, 10.0, 50.4, 99.9, 31.4, 27.81828, 3.14}
// float4List := [] float32 {4.2, 5.9, 12.3, 10.0, 50.4, 99.9, 31.4, 27.81828, 3.14} // no function : sort.Float32s
stringList := [] string {"a", "c", "b", "d", "f", "i", "z", "x", "w", "y"}
sort.Ints(intList)
sort.Float64s(float8List)
sort.Strings(stringList)
fmt.Printf("%v\n%v\n%v\n", intList, float8List, stringList)
}

降序排序

int 、 float64 和 string 都有默认的升序排序函数，现在问题是如果降序如何？有其他语言编程经验的人都知道，只需要交换 cmp 的比较法则就可以了， go 的实现是类似的，然而又有所不同。 go 中对某个 Type 的对象 obj 排序，可以使用 sort.Sort(obj) 即可，就是需要对 Type 类型绑定三个方法： Len() 求长度、 Less(i,j) 比较第 i 和第 j 个元素大小的函数、 Swap(i,j) 交换第 i 和第 j 个元素的函数。sort 包下的三个类型 IntSlice 、 Float64Slice 、 StringSlice 分别实现了这三个方法，对应排序的是 [] int 、 [] float64 和 [] string 。如果期望逆序排序，只需要将对应的 Less 函数简单修改一下即可。

go 的 sort 包可以使用 sort.Reverse(slice) 来调换 slice.Interface.Less ，也就是比较函数，所以， int 、 float64 和 string 的逆序排序函数可以这么写：

package main
import (
"fmt"
"sort"
)
func main() {
intList := [] int {2, 4, 3, 5, 7, 6, 9, 8, 1, 0}
float8List := [] float64 {4.2, 5.9, 12.3, 10.0, 50.4, 99.9, 31.4, 27.81828, 3.14}
stringList := [] string {"a", "c", "b", "d", "f", "i", "z", "x", "w", "y"}
sort.Sort(sort.Reverse(sort.IntSlice(intList)))
sort.Sort(sort.Reverse(sort.Float64Slice(float8List)))
sort.Sort(sort.Reverse(sort.StringSlice(stringList)))
fmt.Printf("%v\n%v\n%v\n", intList, float8List, stringList)
}

深入理解排序

sort 包中有一个 sort.Interface 接口，该接口有三个方法 Len() 、 Less(i,j) 和 Swap(i,j) 。通用排序函数 sort.Sort 可以排序任何实现了 sort.Inferface 接口的对象(变量)。对于 [] int 、[] float64 和 [] string 除了使用特殊指定的函数外，还可以使用改装过的类型 IntSclice 、 Float64Slice 和 StringSlice ，然后直接调用它们对应的 Sort() 方法；因为这三种类型也实现了 sort.Interface 接口，所以可以通过 sort.Reverse 来转换这三种类型的 Interface.Less 方法来实现逆向排序，这就是前面最后一个排序的使用。

下面使用了一个自定义(用户定义)的 Reverse 结构体，而不是 sort.Reverse 函数，来实现逆向排序。

package main
import (
"fmt"
"sort"
)
// 自定义的 Reverse 类型
type Reverse struct {
sort.Interface // 这样， Reverse 可以接纳任何实现了 sort.Interface (包括 Len, Less, Swap 三个方法) 的对象
}
// Reverse 只是将其中的 Inferface.Less 的顺序对调了一下
func (r Reverse) Less(i, j int) bool {
return r.Interface.Less(j, i)
}
func main() {
ints := []int{5, 2, 6, 3, 1, 4} // 未排序
sort.Ints(ints) // 特殊排序函数，升序
fmt.Println("after sort by Ints:\t", ints) // [1 2 3 4 5 6]
doubles := []float64{2.3, 3.2, 6.7, 10.9, 5.4, 1.8}
sort.Float64s(doubles) // float64 排序版本 1
fmt.Println("after sort by Float64s:\t", doubles) // [1.8 2.3 3.2 5.4 6.7 10.9]
strings := []string{"hello", "good", "students", "morning", "people", "world"}
sort.Strings(strings)
fmt.Println("after sort by Strings:\t", strings) // [good hello mornig people students world]
ipos := sort.SearchInts(ints, -1) // int 搜索
fmt.Printf("pos of 5 is %d th\n", ipos) // 并不总是正确呀 ! (搜索不是重点)
dpos := sort.SearchFloat64s(doubles, 20.1) // float64 搜索
fmt.Printf("pos of 5.0 is %d th\n", dpos) // 并不总是正确呀 !
fmt.Printf("doubles is asc ? %v\n", sort.Float64sAreSorted(doubles))
doubles = []float64{3.5, 4.2, 8.9, 100.98, 20.14, 79.32}
// sort.Sort(sort.Float64Slice(doubles)) // float64 排序方法 2
// fmt.Println("after sort by Sort:\t", doubles) // [3.5 4.2 8.9 20.14 79.32 100.98]
(sort.Float64Slice(doubles)).Sort() // float64 排序方法 3
fmt.Println("after sort by Sort:\t", doubles) // [3.5 4.2 8.9 20.14 79.32 100.98]
sort.Sort(Reverse{sort.Float64Slice(doubles)}) // float64 逆序排序
fmt.Println("after sort by Reversed Sort:\t", doubles) // [100.98 79.32 20.14 8.9 4.2 3.5]
}

sort.Ints / sort.Float64s / sort.Strings 分别来对整型/浮点型/字符串型分片或是叫做片段，或是不严格滴说是数组，进行排序。然后是有个测试是否有序的函数。还有分别对应的 search 函数，不过，发现搜索函数只能定位到如果存在的话的位置，不存在的话，位置就是不对的。

关于一般的数组排序，程序中显示了，有 3 种方法！目前提供的三种类型 int，float64 和 string 呈现对称的，也就是你有的，对应的我也有。

关于翻转排序或是逆向排序，就是用个翻转结构体，重写 Less 函数即可。上面的 Reverse 是个通用的结构体。

上面说了那么多，只是对基本类型进行排序，该到说说 struct 结构体类型的排序的时候了，实际中这个用得到的会更多。

结构体类型的排序

结构体类型的排序是通过使用 sort.Sort(slice) 实现的，只要 slice 实现了 sort.Interface 的三个方法就可以。虽然这么说，但是排序的方法却有那么好几种。首先一种就是模拟排序 [] int 构造对应的 IntSlice 类型，然后对 IntSlice 类型实现 Interface 的三个方法。

结构体排序方法 1

package main
import (
"fmt"
"sort"
)
type Person struct {
Name string // 姓名
Age int // 年纪
}
// 按照 Person.Age 从大到小排序
type PersonSlice [] Person
func (a PersonSlice) Len() int { // 重写 Len() 方法
return len(a)
}
func (a PersonSlice) Swap(i, j int){ // 重写 Swap() 方法
a[i], a[j] = a[j], a[i]
}
func (a PersonSlice) Less(i, j int) bool { // 重写 Less() 方法，从大到小排序
return a[j].Age < a[i].Age
}
func main() {
people := [] Person{
{"zhang san", 12},
{"li si", 30},
{"wang wu", 52},
{"zhao liu", 26},
}
fmt.Println(people)
sort.Sort(PersonSlice(people)) // 按照 Age 的逆序排序
fmt.Println(people)
sort.Sort(sort.Reverse(PersonSlice(people))) // 按照 Age 的升序排序
fmt.Println(people)
}

这完全是一种模拟的方式，所以如果懂了 IntSlice 自然就理解这里了，反过来，理解了这里那么 IntSlice 那里也就懂了。

结构体排序方法 2

方法 1 的缺点是：根据 Age 排序需要重新定义 PersonSlice 方法，绑定 Len 、 Less 和 Swap 方法，如果需要根据 Name 排序，又需要重新写三个函数；如果结构体有 4 个字段，有四种类型的排序，那么就要写 3 × 4 = 12 个方法，即使有一些完全是多余的， O__O"… 仔细思量一下，根据不同的标准 Age 或是 Name，真正不同的体现在 Less 方法上，所以， me 们将 Less 抽象出来，每种排序的 Less 让其变成动态的，比如下面一种方法。

package main
import (
"fmt"
"sort"
)
type Person struct {
Name string // 姓名
Age int // 年纪
}
type PersonWrapper struct {
people [] Person
by func(p, q * Person) bool
}
func (pw PersonWrapper) Len() int { // 重写 Len() 方法
return len(pw.people)
}
func (pw PersonWrapper) Swap(i, j int){ // 重写 Swap() 方法
pw.people[i], pw.people[j] = pw.people[j], pw.people[i]
}
func (pw PersonWrapper) Less(i, j int) bool { // 重写 Less() 方法
return pw.by(&pw.people[i], &pw.people[j])
}
func main() {
people := [] Person{
{"zhang san", 12},
{"li si", 30},
{"wang wu", 52},
{"zhao liu", 26},
}
fmt.Println(people)
sort.Sort(PersonWrapper{people, func (p, q *Person) bool {
return q.Age < p.Age // Age 递减排序
}})
fmt.Println(people)
sort.Sort(PersonWrapper{people, func (p, q *Person) bool {
return p.Name < q.Name // Name 递增排序
}})
fmt.Println(people)
}

方法 2 将 [] Person 和比较的准则 cmp 封装在了一起，形成了 PersonWrapper 函数，然后在其上绑定 Len 、 Less 和 Swap 方法。实际上 sort.Sort(pw) 排序的是 pw 中的 people，这就是前面说的， go 的排序未必就是针对的一个数组或是 slice，而可以是一个对象中的数组或是 slice 。

结构体排序方法 3

me 赶脚方法 2 已经很不错了，唯一一个缺点是，在 main 中使用的时候暴露了 sort.Sort 的使用，还有就是 PersonWrapper 的构造。为了让 main 中使用起来更为方便， me 们可以再简单的封装一下，构造一个 SortPerson 方法，如下：

package main
import (
"fmt"
"sort"
)
type Person struct {
Name string // 姓名
Age int // 年纪
}
type PersonWrapper struct {
people [] Person
by func(p, q * Person) bool
}
type SortBy func(p, q *Person) bool
func (pw PersonWrapper) Len() int { // 重写 Len() 方法
return len(pw.people)
}
func (pw PersonWrapper) Swap(i, j int){ // 重写 Swap() 方法
pw.people[i], pw.people[j] = pw.people[j], pw.people[i]
}
func (pw PersonWrapper) Less(i, j int) bool { // 重写 Less() 方法
return pw.by(&pw.people[i], &pw.people[j])
}
func SortPerson(people [] Person, by SortBy){ // SortPerson 方法
sort.Sort(PersonWrapper{people, by})
}
func main() {
people := [] Person{
{"zhang san", 12},
{"li si", 30},
{"wang wu", 52},
{"zhao liu", 26},
}
fmt.Println(people)
sort.Sort(PersonWrapper{people, func (p, q *Person) bool {
return q.Age < p.Age // Age 递减排序
}})
fmt.Println(people)
SortPerson(people, func (p, q *Person) bool {
return p.Name < q.Name // Name 递增排序
})
fmt.Println(people)
}

在方法 2 的基础上构造了 SortPerson 函数，使用的时候传过去一个 [] Person 和一个 cmp 函数。

结构体排序方法 4

下面是另外一个实现思路，可以说是方法 1、 2 的变体。

package main
import (
"fmt"
"sort"
)
type Person struct {
Name string
Weight int
}
type PersonSlice []Person
func (s PersonSlice) Len() int { return len(s) }
func (s PersonSlice) Swap(i, j int) { s[i], s[j] = s[j], s[i] }
type ByName struct{ PersonSlice } // 将 PersonSlice 包装起来到 ByName 中
func (s ByName) Less(i, j int) bool { return s.PersonSlice[i].Name < s.PersonSlice[j].Name } // 将 Less 绑定到 ByName 上
type ByWeight struct{ PersonSlice } // 将 PersonSlice 包装起来到 ByWeight 中
func (s ByWeight) Less(i, j int) bool { return s.PersonSlice[i].Weight < s.PersonSlice[j].Weight } // 将 Less 绑定到 ByWeight 上
func main() {
s := []Person{
{"apple", 12},
{"pear", 20},
{"banana", 50},
{"orange", 87},
{"hello", 34},
{"world", 43},
}
sort.Sort(ByWeight{s})
fmt.Println("People by weight:")
printPeople(s)
sort.Sort(ByName{s})
fmt.Println("\nPeople by name:")
printPeople(s)
}
func printPeople(s []Person) {
for _, o := range s {
fmt.Printf("%-8s (%v)\n", o.Name, o.Weight)
}
}

对结构体的排序，暂时就到这里。第一种排序对只根据一个字段的比较合适，另外三个是针对可能根据多个字段排序的。方法 4 me 认为每次都要多构造一个 ByXXX ，颇为不便，这样多麻烦，不如方法 2 和方法 3 来的方便，直接传进去一个 cmp ，然后 okay 。 2、 3 没有太大的差别， 3 只是简单封装了一下而已，对于使用者来说，可能会更方便一些，而且也会更少的出错。