golangでsortパッケージを実装する方法

#sort パッケージは、挿入ソートという 3 つの基本的な並べ替えアルゴリズムを実装します。クイックソートとヒープソート。他の言語と同様、これら 3 つのメソッドは公開されておらず、並べ替えパッケージによって内部的にのみ使用されます。

したがって、ソート パッケージを使用して並べ替えるときに、ユーザーはどの並べ替え方法を使用するかを考慮する必要はありません。sort.Interface には 3 つのメソッドが定義されています: データ セットの長さを取得する Len() メソッド、 2 つの要素の大きさを比較する Less() メソッドと、2 つの要素の位置を交換する Swap() メソッドを使用することで、データ集合をスムーズに並べ替えることができます。並べ替えパッケージは、実際のデータに基づいて効率的な並べ替えアルゴリズムを自動的に選択します。

type Interface interface {
    // 返回要排序的数据长度
    Len() int
    //比较下标为i和j对应的数据大小，可自己控制升序和降序        
Less(i, j int) bool
    // 交换下标为i，j对应的数据
    Swap(i, j int)
}

sort.Interface を実装する任意の型 (通常はコレクション) は、このパッケージのメソッドを使用して並べ替えることができます。これらのメソッドでは、コレクション内のリストされた要素のインデックスが整数である必要があります。

ここでは、ソース コードを使用して実装を直接説明します:

1. ソース コードの例:

type Person struct {
    Name string
    Age  int
}

type ByAge []Person
//实现了sort接口中的三个方法，则可以使用排序方法了
func (a ByAge) Len() int           { return len(a) }
func (a ByAge) Swap(i, j int)      { a[i], a[j] = a[j], a[i] }
func (a ByAge) Less(i, j int) bool { return a[i].Age < a[j].Age }

func Example() {
    people := []Person{
        {"Bob", 31},
        {"John", 42},
        {"Michael", 17},
        {"Jenny", 26},
    }

    fmt.Println(people)
    sort.Sort(ByAge(people)) //此处调用了sort包中的Sort()方法,我们看一下这个方法
    fmt.Println(people)

    // Output:
    // [Bob: 31 John: 42 Michael: 17 Jenny: 26]
    // [Michael: 17 Jenny: 26 Bob: 31 John: 42]
}

2. Sort (データ インターフェイス) メソッド

//sort包只提供了这一个公开的公使用的排序方法，
func Sort(data Interface) {
    // Switch to heapsort if depth of 2*ceil(lg(n+1)) is reached.
    //如果元素深度达到2*ceil(lg(n+1))则选用堆排序
    n := data.Len()
    maxDepth := 0
    for i := n; i > 0; i >>= 1 {
        maxDepth++
    }
    maxDepth *= 2
    quickSort(data, 0, n, maxDepth)
}

//快速排序
//它这里会自动选择是用堆排序还是插入排序还是快速排序，快速排序就是
func quickSort(data Interface, a, b, maxDepth int) {
    //如果切片元素少于十二个则使用希尔插入法
    for b-a > 12 { // Use ShellSort for slices <= 12 elements
        if maxDepth == 0 {
            heapSort(data, a, b) //堆排序方法，a=0,b=n
            return
        }
        maxDepth--
        mlo, mhi := doPivot(data, a, b)
        // Avoiding recursion on the larger subproblem guarantees
        // a stack depth of at most lg(b-a).
        if mlo-a < b-mhi {
            quickSort(data, a, mlo, maxDepth)
            a = mhi // i.e., quickSort(data, mhi, b)
        } else {
            quickSort(data, mhi, b, maxDepth)
            b = mlo // i.e., quickSort(data, a, mlo)
        }
    }
    if b-a > 1 {
        // Do ShellSort pass with gap 6
        // It could be written in this simplified form cause b-a <= 12
        for i := a + 6; i < b; i++ {
            if data.Less(i, i-6) {
                data.Swap(i, i-6)
            }
        }
        insertionSort(data, a, b)
    }
}

//堆排序
func heapSort(data Interface, a, b int) {
    first := a
    lo := 0
    hi := b - a

    // Build heap with greatest element at top.
    //构建堆结构，最大的元素的顶部，就是构建大根堆
    for i := (hi - 1) / 2; i >= 0; i-- {
        siftDown(data, i, hi, first)
    }

    // Pop elements, largest first, into end of data.
    //把first插入到data的end结尾
    for i := hi - 1; i >= 0; i-- {
        data.Swap(first, first+i) //数据交换
        siftDown(data, lo, i, first) //堆重新筛选
    }
}

// siftDown implements the heap property on data[lo, hi).
// first is an offset into the array where the root of the heap lies.
func siftDown(data Interface, lo, hi, first int) {
    //hi为数组的长度
    //这里有一种做法是把跟元素给取到存下来，但是为了方法更抽象，省掉了这部，取而代之的是在swap的时候进行相互交换
    root := lo  //根元素的下标
    for {
        child := 2*root + 1 //左叶子结点下标
        //控制for循环介绍，这种写法更简洁，可以查看我写的堆排序的文章
        if child >= hi { 
            break
        }
        //防止数组下标越界，判断左孩子和右孩子那个大
        if child+1 < hi && data.Less(first+child, first+child+1) {  
            child++
        }
        //判断最大的孩子和根元素之间的关系
        if !data.Less(first+root, first+child) {
            return
        }
        //如果上面都 满足，则进行数据交换
        data.Swap(first+root, first+child)
        root = child
    }
}

golang の知識について詳しくは、

golang チュートリアル 列に注目してください。

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