go语言中sort包的实现方法与应用详解

前言

Go语言的 sort 包实现了内置和用户定义类型的排序，sort包中实现了３种基本的排序算法：插入排序．快排和堆排序．和其他语言中一样，这三种方式都是不公开的，他们只在sort包内部使用．所以用户在使用sort包进行排序时无需考虑使用那种排序方式，sort.Interface定义的三个方法：获取数据集合长度的Len()方法、比较两个元素大小的Less()方法和交换两个元素位置的Swap()方法，就可以顺利对数据集合进行排序。sort包会根据实际数据自动选择高效的排序算法。

之前跟大家分享了Go语言使用sort包对任意类型元素的集合进行排序的方法，感兴趣的朋友们可以参考这篇文章：https://www.jb51.net/article/60893.htm

下面来看看sort包的简单示例：

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)
}

任何实现了 sort.Interface 的类型（一般为集合），均可使用该包中的方法进行排序。这些方法要求集合内列出元素的索引为整数。

这里我直接用源码来讲解实现：

1、源码中的例子：

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(data Interface)方法

//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
}
}

这个包中还有很多方法，这个包实现了很多方法，比如排序反转，二分搜索。排序通过 quickSort（）这个方法来控制该调用快排还是堆排。

来源：http://blog.csdn.net/mrs_len/article/details/54018977