Golang 使用Map構建Set類型的實現方法


前言

本篇主要給大家講述了如何利用Go語言的語法特性實現Set類型的數據結構,分享出來供大家參考學習,話不多說了,來一起看看詳細的介紹吧。

需求

對於Set類型的數據結構,其實本質上跟List沒什么多大的區別。無非是Set不能含有重復的Item的特性,Set有初始化、Add、Clear、Remove、Contains等操作。接下來看具體的實現方式分析吧。

實現

仍然按照已有的編程經驗來聯想如何實現基本Set功能,在Java中很容易知道HashSet的底層實現是HashMap,核心的就是用一個常量來填充Map鍵值對中的Value選項。除此之外,重點關注Go中Map的數據結構,Key是不允許重復的,如下所示:

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m := map[string]string{
  "1": "one",
  "2": "two",
  "1": "one",
  "3": "three",
  }
  fmt.Println(m)

程序會直接報錯,提示重復Key值,這樣就非常符合Set的特性需求了。

定義

前面分析出Set的Value為固定的值,用一個常量替代即可。但是筆者分析的實現源碼,用的是一個空結構體來實現的,如下所示:

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// 空結構體
var Exists = struct{}{}
// Set is the main interface
type Set struct {
  // struct為結構體類型的變量
  m map[interface{}]struct{}
}

為了解決上面為什么用空結構體來做常量Value,先看下面的是測試:

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import (
  "fmt"
  "unsafe"
)
 
// 定義非空結構體
type S struct {
   a uint16
   b uint32
}
 
func main() {
  var s S
  fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // prints 8, not 6
  var s2 struct{}
  fmt.Println(unsafe.Sizeof(s2)) // prints 0
}

打印出空結構體變量的內存占用大小為0,再看看下面這個測試:

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a := struct{}{}
b := struct{}{}
fmt.Println(a == b) // true
fmt.Printf("%p, %p\n", &a, &b) // 0x55a988, 0x55a988

很有趣,a和b竟然相等,並且a和b的地址也是一樣的。現在各位應該明白了為什么會有:

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var Exists = struct{}{}

這樣的常量也來填充所有Map的Value了吧,Go真是精彩!!!

初始化

Set類型數據結構的初始化操作,在聲明的同時可以選擇傳入或者不傳入進去。聲明Map切片的時候,Key可以為任意類型的數據,用空接口來實現即可。Value的話按照上面的分析,用空結構體即可:

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func New(items ...interface{}) *Set {
  // 獲取Set的地址
  s := &Set{}
  // 聲明map類型的數據結構
  s.m = make(map[interface{}]struct{})
  s.Add(items...)
  return s
}

添加

簡化操作可以添加不定個數的元素進入到Set中,用變長參數的特性來實現這個需求即可,因為Map不允許Key值相同,所以不必有排重操作。同時將Value數值指定為空結構體類型。

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func (s *Set) Add(items ...interface{}) error {
  for _, item := range items {
  s.m[item] = Exists
  }
  return nil
}

包含

Contains操作其實就是查詢操作,看看有沒有對應的Item存在,可以利用Map的特性來實現,但是由於不需要Value的數值,所以可以用 _,ok來達到目的:

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func (s *Set) Contains(item interface{}) bool {
  _, ok := s.m[item]
  return ok
}

長度和清除

獲取Set長度很簡單,只需要獲取底層實現的Map的長度即可:

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func (s *Set) Size() int {
  return len(s.m)
}

清除操作的話,可以通過重新初始化Set來實現,如下即為實現過程:

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func (s *Set) Clear() {
  s.m = make(map[interface{}]struct{})
}

相等

判斷兩個Set是否相等,可以通過循環遍歷來實現,即將A中的每一個元素,查詢在B中是否存在,只要有一個不存在,A和B就不相等,實現方式如下所示:

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func (s *Set) Equal(other *Set) bool {
  // 如果兩者Size不相等,就不用比較了
  if s.Size() != other.Size() {
  return false
  }
  
  // 迭代查詢遍歷
  for key := range s.m {
   // 只要有一個不存在就返回false
  if !other.Contains(key) {
  return false
  }
  }
  return true
}

子集

判斷A是不是B的子集,也是循環遍歷的過程,具體分析在上面已經講述過,實現方式如下所示:

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func (s *Set) IsSubset(other *Set) bool {
  // s的size長於other,不用說了
  if s.Size() > other.Size() {
  return false
  }
  // 迭代遍歷
  for key := range s.m {
  if !other.Contains(key) {
  return false
  }
  }
  return true
}

Ok,以上就是Go中Set的主要函數實現方式,還是很有意思的。繼續加油。


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