Go 容器之数组

在 Java 的核心库中，集合框架可谓鼎鼎大名：Array 、List、Set、Queue、HashMap 等等，随便拎一个出来都值得开发者好好学习如何使用甚至是背后的设计源码（这类文章也挺多，大家上网随便一搜）。

虽然 Go 语言没有如此丰富的容器类型。

1 序列容器

序列容器存储特定类型的数据元素。目前有 5 种序列容器的实现：

• array
• vector
• deque
• list
• forward_list

这些序列容易可以用顺序的方式保存数据，利用这些序列容易能够编写有效的代码，重复使用标准库的模块化。

1.1 数组

Go 语言中的数组类型有点类似 C++ 中的数据，Go 的数组初始化定义后，在编译时就不会再变更。

定义数组的方式如下：

var a [10]int
b := [5]string {"H", "e", "l", "l", "o"}

[n]T 类型就表示含有 n 个类型为 T 的数组，本例中就是 a 变量表示含有 10 个 int 类型的整型数组；b 变量表示含有 5 个 string 类型的字符串数组。
数组的长度作为其类型的一部分，因此数组的长度是无法调整的。

package main

import "fmt"

func main() {
    var a [10]int
    a[0] = 2022
    a[1] = 2023
    
    fmt.Println(a[0], a[1])
    fmt.Println(a)

    b := [5]string {"H", "e", "l", "l", "o"}
    
    fmt.Println(b)
}

运行结果如下：

Go 语言中，数组是一个长度固定的数据类型，用于存储一段具有相同类型元素的序列（连续块）。在底层中，数组占用的内存是连续的，所以访问起来速度非常块，还可以根据任意的索引找到相应的数据。

1.2 数组的结构

数组的内部结构有点类似下图，由一个个连续的内存空间组成：

1.3 数组定义

var demo[5] int     // 数组m demo: 包含5个整型元素

先声明一个名为 demo 的数组，能够存 5 个 int 类型的值，然后我们给数组存入不同的值，尝试运行如下代码：

package main

import "fmt"

func main() {
    var demo [5]int
    demo[0] = 10
    demo[1] = 20
    demo[2] = 30
    demo[3] = 40
    demo[4] = 50

    fmt.Println(demo)
}

在终端运行后将会得到：​​[10 20 30 40 50]​​。可以看到，数组的索引是从 0 开始，如果数组长度为 5 的话，数组索引只会到 4 。

1.4 数组简洁创建方式

如果一个一个给数组不同索引单独赋值的方法非常复杂， Go 提供了一种快速创建数组并初始化的方式：使用数组字面量直接赋值，如：

arrayDemo := [5]int{10, 20, 30, 40, 50} // 声明长度为5的数组并用数值初始化每个元素

还可以用 ​​... ​​ 替代数组的长度，Go 语言会根据初始化数组元素的数量来确定数组的长度，如:

array := [...]int{10, 20, 30, 40, 50}   // 声明整型数组并用数值初始化，数组长度由初始化的数量决定

如果想指定具体索引位置的值，可以采用：

array := [5]int{1: 10, 4: 100}

1.5 根据索引修改元素值

arrayDemo := [5]int{10, 20, 30, 40, 50}
arrayDemo[1] = 15   // 修改索引为2的元素的值，即把20改为15

1.6 数组复制

var array1 [5]string

array2 := [5]string{"Zhao", "Qian", "Sun", "Li", "Zhou"}

array1 = array2 // 复制array2给array1

此时，array1 和 array2 两个数组的值完全一样。

package main

import "fmt"

func main() {
    var array1 [5]string
    array2 := [5]string{"Zhao", "Qian", "Sun", "Li", "Zhou"}
    
    array1 = array2

    fmt.Println("array1 = array2 is:", array1 == array2)  // array1 = array2 is: true
}

1.7 数组运算

当我们把数据都保存在数组里后，比如考试分数。要求把保存在数组里的值全加起来，先算总和，然后算一下平均分，可以使用如下的代码：

package main

import "fmt"

func main() {
    demo := [5]int{10, 20, 30, 40, 50}

    total := 0
    average := 0

    for i := 0; i < len(demo); i++ {
        total += demo[i]
    }
    average = total / len(demo)

    fmt.Println("Total: ", total)
    fmt.Println("Average: ", average)
}

// Total:  150
// Average:  30

如果使用 for..range 循环会发生什么呢？

package main

import "fmt"

func main() {
    demo := [5]int{10, 20, 30, 40, 50}

    total := 0
    average := 0

    for i, val := range demo {
        total += val
    }
    average = total / len(demo)

    fmt.Println("Total: ", total)
    fmt.Println("Average: ", average)
}
// 运行后得到：
// # command-line-arguments
// arrays\main.go:11:6: i declared but not used

Go 编译器不允许您创建从未使用过的变量。 由于我们不在循环中使用 i ，因此需要将其更改为下划线 ​​_​​ (代表空)。

package main

import "fmt"

func main() {
    demo := [5]int{10, 20, 30, 40, 50}

    total := 0
    average := 0

    for _, val := range demo {
        total += val
    }
    average = total / len(demo)

    fmt.Println("Total: ", total)
    fmt.Println("Average: ", average)
}

单个 ​​_（下划线）​​用于告诉编译器我们不使用它。 （在这种情况下，我们不需要迭代器变量）。

1.8 多维数组

定义与操作基本类似与一维数组：

var array [4][3] int    // 声明一个二维数组，4行3列

对二维数组进行操作：

package main

import "fmt"

func main() {

    var array1 [2][3]int

    array2 := [2][3]int{
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6},
    }

    fmt.Println(array2)
    fmt.Println(array2[1][2])
    array2[1][2] = 100 // 设置第二行第三列的值为100
    fmt.Println(array2)

    array1 = array2 // 将array2的值复制给array1
    fmt.Println(array1)

    fmt.Println("array1 = array2 is:", array1 == array2)
}

运行该代码，结果为：

[[1 2 3] [4 5 6]]
6
[[1 2 3] [4 5 100]]
[[1 2 3] [4 5 100]]
array1 = array2 is: true

总结

总结一下，数组的注意事项：

If you don't understand the data, you don't understand the problem.

• 数组会占用连续的内存
• 数组有固定的类型和长度，还可以利用 ... 推断数组长度
• 访问数组元素很方便，速度较快，复杂度为 O(1)