7.6 字符串、数组和切片的应用
最后更新于:2022-04-01 20:55:25
[TOC]
## 7.6.1 从字符串生成字节切片
假设 s 是一个字符串(本质上是一个字节数组),那么就可以直接通过 `c := []bytes(s)` 来获取一个字节的切片 c。另外,您还可以通过 copy 函数来达到相同的目的:`copy(dst []byte, src string)`。
同样的,还可以使用 for-range 来获得每个元素(Listing 7.13—for_string.go):
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package main
import "fmt"
func main() {
s := "\u00ff\u754c"
for i, c := range s {
fmt.Printf("%d:%c ", i, c)
}
}
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输出:
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0:ÿ 2:界
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我们知道,Unicode 字符会占用 2 个字节,有些甚至需要 3 个或者 4 个字节来进行表示。如果发现错误的 UTF8 字符,则该字符会被设置为 U+FFFD 并且索引向前移动一个字节。和字符串转换一样,您同样可以使用 `c := []int(s)` 语法,这样切片中的每个 int 都会包含对应的 Unicode 代码,因为字符串中的每次字符都会对应一个整数。类似的,您也可以将字符串转换为元素类型为 rune 的切片:`r := []rune(s)`。
可以通过代码 `len([]int(s))` 来获得字符串中字符的数量,但使用 `utf8.RuneCountInString(s)` 效率会更高一点。(参考[count_characters.go](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/eBook/exercises/chapter_4/count_characters.go))
您还可以将一个字符串追加到某一个字符数组的尾部:
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var b []byte
var s string
b = append(b, s...)
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## [](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/eBook/07.6.md#762-获取字符串的某一部分)7.6.2 获取字符串的某一部分
使用 `substr := str[start:end]` 可以从字符串 str 获取到从索引 start 开始到 `end-1` 位置的子字符串。同样的,`str[start:]` 则表示获取从 start 开始到 `len(str)-1` 位置的子字符串。而 `str[:end]` 表示获取从 0 开始到 `end-1`的子字符串。
## [](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/eBook/07.6.md#763-字符串和切片的内存结构)7.6.3 字符串和切片的内存结构
在内存中,一个字符串实际上是一个双字结构,即一个指向实际数据的指针和记录字符串长度的整数(见图 7.4)。因为指针对用户来说是完全不可见,因此我们可以依旧把字符串看做是一个值类型,也就是一个字符数组。
字符串 `string s = "hello"` 和子字符串 `t = s[2:3]` 在内存中的结构可以用下图表示:
[![](https://docs.gechiui.com/gc-content/uploads/sites/kancloud/2015-10-22_56288784b2451.png)](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/images/7.6_fig7.4.png)
## [](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/eBook/07.6.md#764-修改字符串中的某个字符)7.6.4 修改字符串中的某个字符
Go 语言中的字符串是不可变的,也就是说 `str[index]` 这样的表达式是不可以被放在等号左侧的。如果尝试运行 `str[i] = 'D'` 会得到错误:`cannot assign to str[i]`。
因此,您必须先将字符串转换成字节数组,然后再通过修改数组中的元素值来达到修改字符串的目的,最后将字节数组转换回字符串格式。
例如,将字符串 "hello" 转换为 "cello":
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s := "hello"
c := []byte(s)
c[0] = ’c’
s2 := string(c) // s2 == "cello"
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所以,您可以通过操作切片来完成对字符串的操作。
## [](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/eBook/07.6.md#765-字节数组对比函数)7.6.5 字节数组对比函数
下面的 `Compare` 函数会返回两个字节数组字典顺序的整数对比结果,即 `0 if a == b, -1 if a < b, 1 if a > b`。
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func Compare(a, b[]byte) int {
for i:=0; i < len(a) && i < len(b); i++ {
switch {
case a[i] > b[i]:
return 1
case a[i] < b[i]:
return -1
}
}
// 数组的长度可能不同
switch {
case len(a) < len(b):
return -1
case len(a) > len(b):
return 1
}
return 0 // 数组相等
}
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## [](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/eBook/07.6.md#766-搜索及排序切片和数组)7.6.6 搜索及排序切片和数组
标准库提供了 `sort` 包来实现常见的搜索和排序操作。您可以使用 `sort` 包中的函数 `func Ints(a []int)` 来实现对 int 类型的切片排序。例如 `sort.Ints(arri)`,其中变量 arri 就是需要被升序排序的数组或切片。为了检查某个数组是否已经被排序,可以通过函数 `IntsAreSorted(a []int) bool` 来检查,如果返回 true 则表示已经被排序。
类似的,可以使用函数 `func Float64s(a []float64)` 来排序 float64 的元素,或使用函数 `func Strings(a []string)`排序字符串元素。
想要在数组或切片中搜索一个元素,该数组或切片必须先被排序(因为标准库的搜索算法使用的是二分法)。然后,您就可以使用函数 `func SearchInts(a []int, n int) int` 进行搜索,并返回对应结果的索引值。
当然,还可以搜索 float64 和字符串:
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func SearchFloat64s(a []float64, x float64) int
func SearchStrings(a []string, x string) int
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您可以通过查看 [官方文档](http://golang.org/pkg/sort/) 来获取更详细的信息。
这就是如何使用 `sort` 包的方法,我们会在第 11.6 节对它的细节进行深入,并实现一个属于我们自己的版本。
## [](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/eBook/07.6.md#767-append-函数常见操作)7.6.7 append 函数常见操作
我们在第 7.5 节提到的 append 非常有用,它能够用于各种方面的操作:
1. 将切片 b 的元素追加到切片 a 之后:`a = append(a, b...)`
2. 复制切片 a 的元素到新的切片 b 上:
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b = make([]T, len(a))
copy(b, a)
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3. 删除位于索引 i 的元素:`a = append(a[:i], a[i+1:]...)`
4. 切除切片 a 中从索引 i 至 j 位置的元素:`a = append(a[:i], a[j:]...)`
5. 为切片 a 扩展 j 个元素长度:`a = append(a, make([]T, j)...)`
6. 在索引 i 的位置插入元素 x:`a = append(a[:i], append([]T{x}, a[i:]...)...)`
7. 在索引 i 的位置插入长度为 j 的新切片:`a = append(a[:i], append(make([]T, j), a[i:]...)...)`
8. 在索引 i 的位置插入切片 b 的所有元素:`a = append(a[:i], append(b, a[i:]...)...)`
9. 取出位于切片 a 最末尾的元素 x:`x, a = a[len(a)-1], a[:len(a)-1]`
10. 将元素 x 追加到切片 a:`a = append(a, x)`
因此,您可以使用切片和 append 操作来表示任意可变长度的序列。
从数学的角度来看,切片相当于向量,如果需要的话可以定义一个向量作为切片的别名来进行操作。
如果您需要更加完整的方案,可以学习一下 Eleanor McHugh 编写的几个包:[slices](http://github.com/feyeleanor/slices)、[chain](http://github.com/feyeleanor/chain) 和 [lists](http://github.com/feyeleanor/lists)。
## [](https://github.com/Unknwon/the-way-to-go_ZH_CN/blob/master/eBook/07.6.md#768-切片和垃圾回收)7.6.8 切片和垃圾回收
切片的底层指向一个数组,该数组的实际体积可能要大于切片所定义的体积。只有在没有任何切片指向的时候,底层的数组内层才会被释放,这种特性有时会导致程序占用多余的内存。
**示例** 函数 `FindDigits` 将一个文件加载到内存,然后搜索其中所有的数字并返回一个切片。
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var digitRegexp = regexp.MustCompile("[0-9]+")
func FindDigits(filename string) []byte {
b, _ := ioutil.ReadFile(filename)
return digitRegexp.Find(b)
}
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这段代码可以顺利运行,但返回的 `[]byte` 指向的底层是整个文件的数据。只要该返回的切片不被释放,垃圾回收器就不能释放整个文件所占用的内存。换句话说,一点点有用的数据却占用了整个文件的内存。
想要避免这个问题,可以通过拷贝我们需要的部分到一个新的切片中:
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func FindDigits(filename string) []byte {
b, _ := ioutil.ReadFile(filename)
b = digitRegexp.Find(b)
c := make([]byte, len(b))
copy(c, b)
return c
}
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**练习 7.12**
编写一个函数,要求其接受两个参数,原始字符串 str 和分割索引 i,然后返回两个分割后的字符串。
**练习 7.13**
假设有字符串 str,那么 `str[len(str)/2:] + str[:len(str)/2]` 的结果是什么?
**练习 7.14**
编写一个程序,要求能够反转字符串,即将 “Google” 转换成 “elgooG”(提示:使用 `[]byte` 类型的切片)。
如果您使用两个切片来实现反转,请再尝试使用一个切片(提示:使用交换法)。
如果您想要反转 Unicode 编码的字符串,请使用 `[]int` 类型的切片。
**练习 7.15**
编写一个程序,要求能够遍历一个数组的字符,并将当前字符和前一个字符不相同的字符拷贝至另一个数组。
**练习 7.16**
编写一个程序,使用冒泡排序的方法排序一个包含整数的切片(算法的定义可参考 [维基百科](http://en.wikipedia.org/wiki/Bubble_sort))。
**练习 7.17**
在函数式编程语言中,一个 map-function 是指能够接受一个函数原型和一个列表,并使用列表中的值依次执行函数原型,公式为:`map ( F(), (e1,e2, . . . ,en) ) = ( F(e1), F(e2), ... F(en) )`。
编写一个函数 `mapFunc` 要求接受以下 2 个参数:
* 一个将整数乘以 10 的函数
* 一个整数列表
最后返回保存运行结果的整数列表。
';