diff --git a/ch7/ch7-06.md b/ch7/ch7-06.md index 98bc421..07123b4 100644 --- a/ch7/ch7-06.md +++ b/ch7/ch7-06.md @@ -1,3 +1,187 @@ ## 7.6. sort.Interface接口 +排序操作和字符串格式化一樣是很多程序經常使用的操作。盡管一個最短的快排程序隻要15行就可以搞定，但是一個健壯的實現需要更多的代碼，併且我們不希望每次我們需要的時候都重寫或者拷貝這些代碼。 -TODO +幸運的是，sort包內置的提供了根據一些排序函數來對任何序列排序的功能。它的設計非常獨到。在很多語言中，排序算法都是和序列數據類型關聯，同時排序函數和具體類型元素關聯。相比之下，Go語言的sort.Sort函數不會對具體的序列和它的元素做任何假設。相反，它使用了一個接口類型sort.Interface來指定通用的排序算法和可能被排序到的序列類型之間的約定。這個接口的實現由序列的具體表示和它希望排序的元素決定，序列的表示經常是一個切片。 + +一個內置的排序算法需要知道三個東西：序列的長度，表示兩個元素比較的結果，一種交換兩個元素的方式；這就是sort.Interface的三個方法： +```go +package sort + +type Interface interface { + Len() int + Less(i, j int) bool // i, j are indices of sequence elements + Swap(i, j int) +} +``` +爲了對序列進行排序，我們需要定義一個實現了這三個方法的類型，然後對這個類型的一個實例應用sort.Sort函數。思考對一個字符串切片進行排序，這可能是最簡單的例子了。下面是這個新的類型StringSlice和它的Len，Less和Swap方法 +```go +type StringSlice []string +func (p StringSlice) Len() int { return len(p) } +func (p StringSlice) Less(i, j int) bool { return p[i] < p[j] } +func (p StringSlice) Swap(i, j int) { p[i], p[j] = p[j], p[i] } +``` +現在我們可以通過像下面這樣將一個切片轉換爲一個StringSlice類型來進行排序： +```go +sort.Sort(StringSlice(names)) +``` +這個轉換得到一個相同長度，容量，和基於names數組的切片值；併且這個切片值的類型有三個排序需要的方法。 + +對字符串切片的排序是很常用的需要，所以sort包提供了StringSlice類型，也提供了Strings函數能讓上面這些調用簡化成sort.Strings(names)。 + +這里用到的技術很容易適用到其它排序序列中，例如我們可以忽略大些或者含有特殊的字符。（本書使用Go程序對索引詞和頁碼進行排序也用到了這個技術，對羅馬數字做了額外邏輯處理。）對於更複雜的排序，我們使用相同的方法，但是會用更複雜的數據結構和更複雜地實現sort.Interface的方法。 + +我們會運行上面的例子來對一個表格中的音樂播放列表進行排序。每個track都是單獨的一行，每一列都是這個track的屬性像藝術家，標題，和運行時間。想象一個圖形用戶界面來呈現這個表格，併且點擊一個屬性的頂部會使這個列表按照這個屬性進行排序；再一次點擊相同屬性的頂部會進行逆向排序。讓我們看下每個點擊會發生什麽響應。 + +下面的變量tracks包好了一個播放列表。（One of the authors apologizes for the other author’s musical tastes.）每個元素都不是Track本身而是指向它的指針。盡管我們在下面的代碼中直接存儲Tracks也可以工作，sort函數會交換很多對元素，所以如果每個元素都是指針會更快而不是全部Track類型，指針是一個機器字碼長度而Track類型可能是八個或更多。 +```go +//gopl.io/ch7/sorting +type Track struct { + Title string + Artist string + Album string + Year int + Length time.Duration +} + +var tracks = []*Track{ + {"Go", "Delilah", "From the Roots Up", 2012, length("3m38s")}, + {"Go", "Moby", "Moby", 1992, length("3m37s")}, + {"Go Ahead", "Alicia Keys", "As I Am", 2007, length("4m36s")}, + {"Ready 2 Go", "Martin Solveig", "Smash", 2011, length("4m24s")}, +} + +func length(s string) time.Duration { + d, err := time.ParseDuration(s) + if err != nil { + panic(s) + } + return d +} +``` +printTracks函數將播放列表打印成一個表格。一個圖形化的展示可能會更好點，但是這個小程序使用text/tabwriter包來生成一個列是整齊對齊和隔開的表格，像下面展示的這樣。註意到*tabwriter.Writer是滿足io.Writer接口的。它會收集每一片寫向它的數據；它的Flush方法會格式化整個表格併且將它寫向os.Stdout（標準輸出）。 +```go +func printTracks(tracks []*Track) { + const format = "%v\t%v\t%v\t%v\t%v\t\n" + tw := new(tabwriter.Writer).Init(os.Stdout, 0, 8, 2, ' ', 0) + fmt.Fprintf(tw, format, "Title", "Artist", "Album", "Year", "Length") + fmt.Fprintf(tw, format, "-----", "------", "-----", "----", "------") + for _, t := range tracks { + fmt.Fprintf(tw, format, t.Title, t.Artist, t.Album, t.Year, t.Length) + } + tw.Flush() // calculate column widths and print table +} +``` +爲了能按照Artist字段對播放列表進行排序，我們會像對StringSlice那樣定義一個新的帶有必鬚Len，Less和Swap方法的切片類型。 +```go +type byArtist []*Track +func (x byArtist) Len() int { return len(x) } +func (x byArtist) Less(i, j int) bool { return x[i].Artist < x[j].Artist } +func (x byArtist) Swap(i, j int) { x[i], x[j] = x[j], x[i] } +``` +爲了調用通用的排序程序，我們必鬚先將tracks轉換爲新的byArtist類型，它定義了具體的排序： +```go +sort.Sort(byArtist(tracks)) +``` +在按照artist對這個切片進行排序後，printTrack的輸出如下 +``` +Title Artist Album Year Length +----- ------ ----- ---- ------ +Go Ahead Alicia Keys As I Am 2007 4m36s +Go Delilah From the Roots Up 2012 3m38s +Ready 2 Go Martin Solveig Smash 2011 4m24s +Go Moby Moby 1992 3m37s +``` +如果用戶第二次請求“按照artist排序”，我們會對tracks進行逆向排序。然而我們不需要定義一個有顛倒Less方法的新類型byReverseArtist，因爲sort包中提供了Reverse函數將排序順序轉換成逆序。 +```go +sort.Sort(sort.Reverse(byArtist(tracks))) +``` +在按照artist對這個切片進行逆向排序後，printTrack的輸出如下 +``` +Title Artist Album Year Length +----- ------ ----- ---- ------ +Go Moby Moby 1992 3m37s +Ready 2 Go Martin Solveig Smash 2011 4m24s +Go Delilah From the Roots Up 2012 3m38s +Go Ahead Alicia Keys As I Am 2007 4m36s +``` +sort.Reverse函數值得進行更近一步的學習因爲它使用了(§6.3)章中的組合，這是一個重要的思路。sort包定義了一個不公開的struct類型reverse，它嵌入了一個sort.Interface。reverse的Less方法調用了內嵌的sort.Interface值的Less方法，但是通過交換索引的方式使排序結果變成逆序。 +```go +package sort + +type reverse struct{ Interface } // that is, sort.Interface + +func (r reverse) Less(i, j int) bool { return r.Interface.Less(j, i) } + +func Reverse(data Interface) Interface { return reverse{data} } +``` +reverse的另外兩個方法Len和Swap隱式地由原有內嵌的sort.Interface提供。因爲reverse是一個不公開的類型，所以導出函數Reverse函數返迴一個包含原有sort.Interface值的reverse類型實例。 + +爲了可以按照不同的列進行排序，我們必鬚定義一個新的類型例如byYear： +```go +type byYear []*Track +func (x byYear) Len() int { return len(x) } +func (x byYear) Less(i, j int) bool { return x[i].Year < x[j].Year } +func (x byYear) Swap(i, j int) { x[i], x[j] = x[j], x[i] } +``` +在使用sort.Sort(byYear(tracks))按照年對tracks進行排序後，printTrack展示了一個按時間先後順序的列表： +``` +Title Artist Album Year Length +----- ------ ----- ---- ------ +Go Moby Moby 1992 3m37s +Go Ahead Alicia Keys As I Am 2007 4m36s +Ready 2 Go Martin Solveig Smash 2011 4m24s +Go Delilah From the Roots Up 2012 3m38s +``` +對於我們需要的每個切片元素類型和每個排序函數，我們需要定義一個新的sort.Interface實現。如你所見，Len和Swap方法對於所有的切片類型都有相同的定義。下個例子，具體的類型customSort會將一個切片和函數結合，使我們隻需要寫比較函數就可以定義一個新的排序。順便説下，實現了sort.Interface的具體類型不一定是切片類型；customSort是一個結構體類型。 +```go +type customSort struct { + t []*Track + less func(x, y *Track) bool +} + +func (x customSort) Len() int +func (x customSort) Less(i, j int) bool { return x.less(x.t[i], x.t[j]) } +func (x customSort) Swap(i, j int) { x.t[i], x.t[j] = x.t[j], x.t[i] } +``` +讓我們定義一個多層的排序函數，它主要的排序鍵是標題，第二個鍵是年，第三個鍵是運行時間Length。下面是該排序的調用，其中這個排序使用了匿名排序函數： +```go +sort.Sort(customSort{tracks, func(x, y *Track) bool { + if x.Title != y.Title { + return x.Title < y.Title + } + if x.Year != y.Year { + return x.Year < y.Year + } + if x.Length != y.Length { + return x.Length < y.Length + } + return false +}}) +``` +這下面是排序的結果。註意到兩個標題是“Go”的track按照標題排序是相同的順序，但是在按照year排序上更久的那個track優先。 +``` +Title Artist Album Year Length +----- ------ ----- ---- ------ +Go Moby Moby 1992 3m37s +Go Delilah From the Roots Up 2012 3m38s +Go Ahead Alicia Keys As I Am 2007 4m36s +Ready 2 Go Martin Solveig Smash 2011 4m24s +``` +盡管對長度爲n的序列排序需要 O(n log n)次比較操作，檢査一個序列是否已經有序至少需要n−1次比較。sort包中的IsSorted函數幫我們做這樣的檢査。像sort.Sort一樣，它也使用sort.Interface對這個序列和它的排序函數進行抽象，但是它從不會調用Swap方法：這段代碼示范了IntsAreSorted和Ints函數和IntSlice類型的使用： +```go +values := []int{3, 1, 4, 1} +fmt.Println(sort.IntsAreSorted(values)) // "false" +sort.Ints(values) +fmt.Println(values) // "[1 1 3 4]" +fmt.Println(sort.IntsAreSorted(values)) // "true" +sort.Sort(sort.Reverse(sort.IntSlice(values))) +fmt.Println(values) // "[4 3 1 1]" +fmt.Println(sort.IntsAreSorted(values)) // "false" +``` +爲了使用方便，sort包爲[]int,[]string和[]float64的正常排序提供了特定版本的函數和類型。對於其他類型，例如[]int64或者[]uint，盡管路徑也很簡單，還是依賴我們自己實現。 + +練習7.8：很多圖形界面提供了一個有狀態的多重排序表格插件：主要的排序鍵是最近一次點擊過列頭的列，第二個排序鍵是第二最近點擊過列頭的列，等等。定義一個sort.Interface的實現用在這樣的表格中。比較這個實現方式和重複使用sort.Stable來排序的方式。 + +練習7.9：使用html/template包 (§4.6) 替代printTracks將tracks展示成一個HTML表格。將這個解決方案用在前一個練習中，讓每次點擊一個列的頭部産生一個HTTP請求來排序這個表格。 + +練習7.10：sort.Interface類型也可以適用在其它地方。編寫一個IsPalindrome(s sort.Interface) bool函數表明序列s是否是迴文序列，換句話説反向排序不會改變這個序列。假設如果!s.Less(i, j) && !s.Less(j, i)則索引i和j上的元素相等。