Go判断元素在切片
恋喵大鲤鱼 人气:01.问题
如何判断元素是否在切片中,Golang 并没有提供直接的库函数来判断,最容易想到的实现便是通过遍历来判断。
2.遍历查询
以字符串切片为例,判断字符串切片中是否包含某个字符串。
// InSlice 判断字符串是否在 slice 中。 func InSlice(items []string, item string) bool { for _, eachItem := range items { if eachItem == item { return true } } return false }
这种实现时间复杂度是 O(n),n 为切片元素个数。
如果切片长度比较短(10以内)或者不是频繁调用,该性能是可以接受的。但是如果切片长度较长且频繁调用,那么这种方法的性能将无法接受,我们可以借助 map 优化一波。
3.map 查询
先将 slice 转为 map,通过查询 map 来快速查看元素是否在 slice 中。
// ConvertStrSlice2Map 将字符串 slice 转为 map[string]struct{}。 func ConvertStrSlice2Map(sl []string) map[string]struct{} { set := make(map[string]struct{}, len(sl)) for _, v := range sl { set[v] = struct{}{} } return set } // InMap 判断字符串是否在 map 中。 func InMap(m map[string]struct{}, s string) bool { _, ok := m[s] return ok }
注意:使用空结构体 struct{}
作为 value 的类型,因为 struct{}
不占用任何内存空间。
fmt.Println(unsafe.Sizeof(bool(false))) // 1 fmt.Println(unsafe.Sizeof(struct{}{})) // 0
虽然将 slice 转为 map 的时间复杂度为 O(n),但是只转换一次可以忽略。查询元素是否在 map 中的时间复杂度为 O(1)。
4.性能对比
我们可以看下在元素数量为 26 的情况下,取中位元素,做个基准测试(benchmark),对比下二者的查询性能。
func BenchmarkInSlice(b *testing.B) { for i := 0; i < b.N; i++ { InSlice(sl, "m") } } func BenchmarkInMap(b *testing.B) { m := ConvertStrSlice2Map(sl) for i := 0; i < b.N; i++ { InMap(m, "m") } }
执行测试命令输出:
D:\code\gotest\contain>go test -bench=.
goos: windows
goarch: amd64
pkg: main/contain
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-9700 CPU @ 3.00GHz
BenchmarkInSlice-8 30564058 38.35 ns/op
BenchmarkInMap-8 134556465 8.846 ns/op
PASS
ok main/contain 3.479s
测试结果中,看到函数后面的 -8 个表示运行时对应的 GOMAXPROCS 的值。接着的一串很大的数字表示运行 for 循环的次数,也就是调用被测试代码的次数,最后的38.35 ns/op
表示每次需要花费 38.35 纳秒。
以上是测试时间默认是 1 秒,也就是1秒的时间,如果想让测试运行的时间更长,可以通过 -lunchtime 指定,比如 5 秒。
性能对比:
可以预料到的是随着切片长度增长,性能差距会越来越大。
5.转换通用化
我们可以借助空接口 interface{} 来实现任意类型的切片转换为 map,方便调用方使用。
// ToMapSetStrictE converts a slice or array to map set with error strictly. // The result of map key type is equal to the element type of input. func ToMapSetStrictE(i interface{}) (interface{}, error) { // check param if i == nil { return nil, fmt.Errorf("unable to converts %#v of type %T to map[interface{}]struct{}", i, i) } t := reflect.TypeOf(i) kind := t.Kind() if kind != reflect.Slice && kind != reflect.Array { return nil, fmt.Errorf("the input %#v of type %T isn't a slice or array", i, i) } // execute the convert v := reflect.ValueOf(i) mT := reflect.MapOf(t.Elem(), reflect.TypeOf(struct{}{})) mV := reflect.MakeMapWithSize(mT, v.Len()) for j := 0; j < v.Len(); j++ { mV.SetMapIndex(v.Index(j), reflect.ValueOf(struct{}{})) } return mV.Interface(), nil } func main() { var sl = []string{"a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", "i", "j", "k", "l", "m", "n", "o", "p", "q", "r", "s", "t", "u", "v", "w", "x", "y", "z"} m, _ := ToMapSetStrictE(sl) mSet = m.(map[string]struct{}) if _, ok := m["m"]; ok { fmt.Println("in") } if _, ok := m["mm"]; !ok { fmt.Println("not in") } }
运行输出:
in
not in
上面的转换函数ToMapSetStrictE()
已经放到开源 Go 工具库 go-huge-util,可直接通过 go mod 方式 import 使用。
import ( huge "github.com/dablelv/go-huge-util" ) // 使用 go-huge-util m, _ := huge.ToMapSetStrictE(sl) mSet = m.(map[string]struct{}) // 或使用进一步封装的函数,不用再断言 mSet := huge.ToStrMapSetStrict(s)
6.借助开源库 golang-set
上面其实是利用 map 实现了一个 set(元素不重复集合),然后再判断某个 set 中是否存在某个元素。Golang 标准库并没有 set,但是我们可以用 map 来间接实现,就像上面那样子。
如果想使用 set 的完整功能,如初始化、Add、Del、Clear、Contains 等操作,推荐使用 Github 上成熟的开源库 golang-set,描述中说 Docker 用的也是它。库中提供了两种 set 实现,线程安全和非线程安全的 set。
golang-set 提供了五个生成 set 的函数:
// NewSet creates and returns a reference to an empty set. Operations // on the resulting set are thread-safe. func NewSet(s ...interface{}) Set {} // NewSetWith creates and returns a new set with the given elements. // Operations on the resulting set are thread-safe. func NewSetWith(elts ...interface{}) Set {} // NewSetFromSlice creates and returns a reference to a set from an // existing slice. Operations on the resulting set are thread-safe. func NewSetFromSlice(s []interface{}) Set {} // NewThreadUnsafeSet creates and returns a reference to an empty set. // Operations on the resulting set are not thread-safe. func NewThreadUnsafeSet() Set {} // NewThreadUnsafeSetFromSlice creates and returns a reference to a // set from an existing slice. Operations on the resulting set are // not thread-safe. func NewThreadUnsafeSetFromSlice(s []interface{}) Set {}
下面借助 golang-set 来判断切片中是否存在某个元素。
package main import ( "fmt" mapset "github.com/deckarep/golang-set" ) func main() { var sl = []interface{}{"a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", "i", "j", "k", "l", "m", "n", "o", "p", "q", "r", "s", "t", "u", "v", "w", "x", "y", "z"} s := mapset.NewSetFromSlice(sl) fmt.Println(s.Contains("m")) // true fmt.Println(s.Contains("mm")) // false }
7.小结
本文从问题“判断元素是否在切片中”开始讨论,给出相关的实现方式。这个问题可以引申抽象为“如何将 slice 转为元素不重复的 set”,并给出自己的通用转换函数 go-huge-util ToMapSetStrictE()。
当然,网上已经有很多成熟优秀的代码库直接使用,比如 golang-set,感兴趣的同学可以深入了解其用法和实现。
参考文献
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