sort 包源码解读

前言

我们的代码业务中很多地方需要我们自己进行排序操作,go 标准库中是提供了 sort 包是实现排序功能的,这里来看下生产级别的排序功能是如何实现的。

go version go1.16.13 darwin/amd64

如何使用

先来看下 sort 提供的主要功能

  • 对基本数据类型切片的排序支持
  • 自定义 Less 排序比较器
  • 自定义数据结构的排序
  • 判断基本数据类型切片是否已经排好序
  • 基本数据元素查找

基本数据类型切片的排序

sort 包中已经实现了对 []int, []float, []string 这几种类型的排序

看下输出

是否排好序了 false
[1 2 3 4 5 6]
[6 5 4 3 2 1]
是否排好序了 true
查找是否存在 4
[1 2 3 4 5 6]
[a c d f r s]
[0.11 1.33 4.22 4.78 6.77 8.99]

sort 本身不是稳定排序,需要稳定排序使用sort.Stable,同时排序默认是升序,降序可使用sort.Reverse

自定义 Less 排序比较器

如果我们需要进行的排序的内容是一些复杂的结构,例如下面的栗子,是个结构体,根据结构体中的某一个属性进行排序,这时候可以通过自定义 Less 比较器实现

使用 sort.Slice,sort.Slice中提供了 less 函数,我们,可以自定义这个函数,然后通过sort.Slice进行排序,sort.Slice不是稳定排序,稳定排序可使用sort.SliceStable

看下输出

[{Michael 17} {Jenny 26} {Bob 31} {John 42}]
[{John 42} {Bob 31} {Jenny 26} {Michael 17}]
[{John 42} {Bob 31} {Jenny 26} {Michael 17}]

自定义数据结构的排序

对自定义结构的排序,除了可以自定义 Less 排序比较器之外,sort 包中也提供了sort.Interface接口,我们只要实现了sort.Interface中提供的三个方法,即可通过 sort 包内的函数完成排序,查找等操作

来看下如何使用

输出

[{Michael 17} {Jenny 26} {Bob 31} {John 42}]

当然 sort 包中已经实现的[]int, []float, []string 这几种类型的排序也是实现了sort.Interface接口

对于上面的三种排序,第一种和第二种基本上就能满足我们的额需求了,不过第三种灵活性更强。

分析下源码

先来看下什么是稳定性排序

栗如:对一个数组进行排序,如果里面有重复的数据,排完序时候,相同的数据的相对索引位置没有发生改变,那么就是稳定排序。

也就是里面有两个5,5。排完之后第一个5还在最前面,没有和后面的重复数据5发生过位置的互换,那么这就是稳定排序。

不稳定排序

sort 中的排序算法用到了,quickSort(快排),heapSort(堆排序),insertionSort(插入排序),shellSort(希尔排序)

先来分析下这几种排序算法的使用

可以看下调用 Sort 进行排序,最终都会调用 quickSort

再来看下 quickSort 的实现

对于这几种排序算法的使用,sort 包中是混合使用的

1、如果切片长度大于12的时候使用快排,使用快排的时候,如果满足了使用堆排序的条件没这个排序对于后面的数据的处理,又会转换成堆排序;

2、切片长度小于12了,就使用 shell 排序,shell 排序只处理一轮数据,后面数据的排序使用插入排序;

堆排序和插入排序就是正常的排序处理了

稳定排序

sort 包中也提供了稳定的排序,通过调用sort.Stable来实现

对于稳定排序,用到了插入排序和归并排序

1、首先会将数据按照每20个一组进行分块,对每个块中的数据使用插入排序完成排序;

2、然后下面使用归并排序,对排序的数据块进行两两归并排序,完成一次排序,扩大数据块为之前的2倍,直到完成所有的排序。

查找

sort 中的 查找功能最终是调用 search 函数来实现的

sort 中查找相对比较简单,使用的是二分查找

Interface

sort 包提供了 Interface 的接口,我们可以自定义数据结构,然后实现 Interface 对应的接口,就能使用 sort 包中的方法

看源码可以看到 sort 包中已有的对 []int 等数据结构的排序,也是实现了 Interface

这种思路挺好的,之后可以借鉴下,对于可变部分提供抽象接口,让用户根据自己的场景有实现。

对于基础的排序,查找只要实现了 Interface 的方法,就能拥有这些基础的能力了。

总结

sort 对于排序算法的实现,是结合了多种算法,最终实现了一个高性能的排序算法

抽象出了 IntSlice 接口,用户可以自己去实现对应的方法,然后就能拥有 sort 中提供的能力了

参考

【文中示例代码】https://github.com/boilingfrog/Go-POINT/blob/master/golang/sort/sort_test.go
【Golang sort 排序】https://blog.csdn.net/K346K346/article/details/118314382
【John Tukey’s median of medians】https://www.johndcook.com/blog/2009/06/23/tukey-median-ninther/
【code_reading】https://github.com/Junedayday/code_reading/blob/master/sort/sort.go
【go中的sort包】https://boilingfrog.github.io/2022/03/06/go中的sort包/