Go语言中的Array、Slice、Map和Set使用详解
这篇文章主要介绍了Go语言中的Array、Slice、Map和Set使用详解,本文给出了它们的创建、使用、多维等代码实例,需要的朋友可以参考下
Array(数组)
内部机制
在Go语言中数组是固定长度的数据类型，它包含相同类型的连续的元素，这些元素可以是内建类型，像数字和字符串，也可以是结构类型，元素可以通过唯一的索引值访问，从0开始。
数组是很有价值的数据结构，因为它的内存分配是连续的，内存连续意味着可是让它在CPU缓存中待更久，所以迭代数组和移动元素都会非常迅速。
数组声明和初始化
通过指定数据类型和元素个数(数组长度)来声明数组。
复制代码代码如下:
//声明一个长度为5的整数数组
vararray[5]int
一旦数组被声明了，那么它的数据类型跟长度都不能再被改变。如果你需要更多的元素，那么只能创建一个你想要长度的新的数组，然后把原有数组的元素拷贝过去。
Go语言中任何变量被声明时，都会被默认初始化为各自类型对应的0值，数组当然也不例外。当一个数组被声明时，它里面包含的每个元素都会被初始化为0值。
一种快速创建和初始化数组的方法是使用数组字面值。数组字面值允许我们声明我们需要的元素个数并指定数据类型：
复制代码代码如下:
//声明一个长度为5的整数数组
//初始化每个元素
array:=[5]int{7,77,777,7777,77777}
如果你把长度写成...，Go编译器将会根据你的元素来推导出长度：
复制代码代码如下:
//通过初始化值的个数来推导出数组容量
array:=[...]int{7,77,777,7777,77777}
如果我们知道想要数组的长度，但是希望对指定位置元素初始化，可以这样：
复制代码代码如下:
//声明一个长度为5的整数数组
//为索引为1和2的位置指定元素初始化
//剩余元素为0值
array:=[5]int{1:77,2:777}
使用数组
使用[]操作符来访问数组元素：
复制代码代码如下:
array:=[5]int{7,77,777,7777,77777}
//改变索引为2的元素的值
array[2]=1
我们可以定义一个指针数组：
复制代码代码如下:
array:=[5]int{0:new(int),1:new(int)}
//为索引为0和1的元素赋值
array[0]=7
array[1]=77
在Go语言中数组是一个值，所以可以用它来进行赋值操作。一个数组可以被赋值给任意相同类型的数组：
复制代码代码如下:
vararray1[5]string
array2:=[5]string{"Red","Blue","Green","Yellow","Pink"}
array1=array2
注意数组的类型同时包括数组的长度和可以被存储的元素类型，数组类型完全相同才可以互相赋值，比如下面这样就不可以：
复制代码代码如下:
vararray1[4]string
array2:=[5]string{"Red","Blue","Green","Yellow","Pink"}
array1=array2
//编译器会报错
CompilerError:
cannotusearray2(type[5]string)astype[4]stringinassignment
拷贝一个指针数组实际上是拷贝指针值，而不是指针指向的值：
复制代码代码如下:
vararray1[3]string
array2:=[3]string{new(string),new(string),new(string)}
array2[0]="Red"
array2[1]="Blue"
array2[2]="Green"
array1=array2
//赋值完成后，两组指针数组指向同一字符串
多维数组
数组总是一维的，但是可以组合成多维的。多维数组通常用于有父子关系的数据或者是坐标系数据：
复制代码代码如下:
//声明一个二维数组
vararray[4][2]int
//使用数组字面值声明并初始化
array:=[4][2]int{{10,11},{20,21},{30,31},{40,41}}
//指定外部数组索引位置初始化
array:=[4][2]int{1:{20,21},3:{40,41}}
//同时指定内外部数组索引位置初始化
array:=[4][2]int{1:{0:20},3:{1:41}}
同样通过[]操作符来访问数组元素：
复制代码代码如下:
vararray[2][2]int
array[0][0]=0
array[0][1]=1
array[1][0]=2
array[1][1]=3
也同样的相同类型的多维数组可以相互赋值：
复制代码代码如下:
vararray1=[2][2]int
vararray2=[2][2]int
array[0][0]=0
array[0][1]=1
array[1][0]=2
array[1][1]=3
array1=array2
因为数组是值，我们可以拷贝单独的维：
复制代码代码如下:
vararray3[2]int=array1[1]
varvalueint=array1[1][0]
在函数中传递数组
在函数中传递数组是非常昂贵的行为，因为在函数之间传递变量永远是传递值，所以如果变量是数组，那么意味着传递整个数组，即使它很大很大很大。。。
举个栗子，创建一个有百万元素的整形数组，在64位的机器上它需要8兆的内存空间，来看看我们声明它和传递它时发生了什么：
复制代码代码如下:
vararray[1e6]int
foo(array)
funcfoo(array[1e6]int){
...
}
每一次foo被调用，8兆内存将会被分配在栈上。一旦函数返回，会弹栈并释放内存，每次都需要8兆空间。
Go语言当然不会这么傻，有更好的方法来在函数中传递数组，那就是传递指向数组的指针，这样每次只需要分配8字节内存：
复制代码代码如下:
vararray[1e6]int
foo(&array)
funcfoo(array[1e6]int){
...
}
但是注意如果你在函数中改变指针指向的值，那么原始数组的值也会被改变。幸运的是slice(切片)可以帮我们处理好这些问题，来一起看看。
Slice(切片)
内部机制和基础
slice是一种可以动态数组，可以按我们的希望增长和收缩。它的增长操作很容易使用，因为有内建的append方法。我们也可以通过relice操作化简slice。因为slice的底层内存是连续分配的，所以slice的索引，迭代和垃圾回收性能都很好。
slice是对底层数组的抽象和控制。它包含Go需要对底层数组管理的三种元数据，分别是：
1.指向底层数组的指针
2.slice中元素的长度
3.slice的容量(可供增长的最大值)
创建和初始化
Go中创建slice有很多种方法，我们一个一个来看。
第一个方法是使用内建的函数make。当我们使用make创建时，一个选项是可以指定slice的长度：
复制代码代码如下:
slice:=make([]string,5)
如果只指定了长度，那么容量默认等于长度。我们可以分别指定长度和容量：
复制代码代码如下:
slice:=make([]int,3,5)
当我们分别指定了长度和容量，我们创建的slice就可以拥有一开始并没有访问的底层数组的容量。上面代码的slice中，可以访问3个元素，但是底层数组有5个元素。两个与长度不相干的元素可以被slice来用。新创建的slice同样可以共享底层数组和已存在的容量。
不允许创建长度大于容量的slice：
复制代码代码如下:
slice:=make([]int,5,3)
CompilerError:
lenlargerthancapinmake([]int)
惯用的创建slice的方法是使用slice字面量。跟创建数组很类似，不过不用指定[]里的值。初始的长度和容量依赖于元素的个数：
复制代码代码如下:
//创建一个字符串slice
//长度和容量都是5
slice:=[]string{"Red","Blue","Green","Yellow","Pink"}
在使用slice字面量创建slice时有一种方法可以初始化长度和容量，那就是初始化索引。下面是个例子：
复制代码代码如下:
//创建一个字符串slice
//初始化一个有100个元素的空的字符串slice
slice:=[]string{99:""}
nil和emptyslice
有的时候我们需要创建一个nilslice，创建一个nilslice的方法是声明它但不初始化它：
复制代码代码如下:
varslice[]int
创建一个nilslice是创建slice最基本的方法，很多标准库和内建函数都可以使用它。当我们想要表示一个并不存在的slice时它变得非常有用，比如一个返回slice的函数中发生异常的时候。
创建emptyslice的方法就是声明并初始化一下：
复制代码代码如下:
//使用make创建
silce:=make([]int,0)
//使用slice字面值创建
slice:=[]int{}
emptyslice包含0个元素并且底层数组没有分配存储空间。当我们想要表示一个空集合时它很有用处，比如一个数据库查询返回0个结果。
不管我们用nilslice还是emptyslice，内建函数append，len和cap的工作方式完全相同。
使用slice
为一个指定索引值的slice赋值跟之前数组赋值的做法完全相同。改变单个元素的值使用[]操作符：
复制代码代码如下:
slice:=[]int{10,20,30,40,50}
slice[1]=25
我们可以在底层数组上对一部分数据进行slice操作，来创建一个新的slice：
复制代码代码如下:
//长度为5，容量为5
slice:=[]int{10,20,30,40,50}
//长度为2，容量为4
newSlice:=slice[1:3]
在slice操作之后我们得到了两个slice，它们共享底层数组。但是它们能访问底层数组的范围却不同，newSlice不能访问它头指针前面的值。
计算任意newslice的长度和容量可以使用下面的公式：
复制代码代码如下:
对于slice[i:j]和底层容量为k的数组
长度：j-i
容量：k-i
必须再次明确一下现在是两个slice共享底层数组，因此只要有一个slice改变了底层数组的值，那么另一个也会随之改变：
复制代码代码如下:
slice:=[]int{10,20,30,40,50}
newSlice:=slice[1:3]
newSlice[1]=35
改变newSlice的第二个元素的值，也会同样改变slice的第三个元素的值。
一个slice只能访问它长度范围内的索引，试图访问超出长度范围的索引会产生一个运行时错误。容量只可以用来增长，它只有被合并到长度才可以被访问：
复制代码代码如下:
slice:=[]int{10,20,30,40,50}
newSlice:=slice[1:3]
newSlice[3]=45
RuntimeException:
panic:runtimeerror:indexoutofrange
容量可以被合并到长度里，通过内建的append函数。
slice增长
slice比数组的优势就在于它可以按照我们的需要增长，我们只需要使用append方法，然后Go会为我们做好一切。
使用append方法时我们需要一个源slice和需要附加到它里面的值。当append方法返回时，它返回一个新的slice，append方法总是增长slice的长度，另一方面，如果源slice的容量足够，那么底层数组不会发生改变，否则会重新分配内存空间。
复制代码代码如下:
//创建一个长度和容量都为5的slice
slice:=[]int{10,20,30,40,50}
//创建一个新的slice
newSlice:=slice[1:3]
//为新的sliceappend一个值
newSlice=append(newSlice,60)
因为newSlice有可用的容量，所以在append操作之后slice索引为3的值也变成了60，之前说过这是因为slice和newSlice共享同样的底层数组。
如果没有足够可用的容量，append函数会创建一个新的底层数组，拷贝已存在的值和将要被附加的新值：
复制代码代码如下:
//创建长度和容量都为4的slice
slice:=[]int{10,20,30,40}
//附加一个新值到slice，因为超出了容量，所以会创建新的底层数组
newSlice:=append(slice,50)
append函数重新创建底层数组时，容量会是现有元素的两倍(前提是元素个数小于1000)，如果元素个数超过1000，那么容量会以1.25倍来增长。
slice的第三个索引参数
slice还可以有第三个索引参数来限定容量，它的目的不是为了增加容量，而是提供了对底层数组的一个保护机制，以方便我们更好的控制append操作，举个栗子：
复制代码代码如下:
source:=[]string{"apple","orange","plum","banana","grape"}
//接着我们在源slice之上创建一个新的slice
slice:=source[2:3:4]
新创建的slice长度为1，容量为2，可以看出长度和容量的计算公式也很简单：
复制代码代码如下:
对于slice[i:j:k]或者[2:3:4]
长度：j-i或者3-2
容量：k-i或者4-2
如果我们试图设置比可用容量更大的容量，会得到一个运行时错误：
复制代码代码如下:
slice:=source[2:3:6]
RuntimeError:
panic:runtimeerror:sliceboundsoutofrange
限定容量最大的用处是我们在创建新的slice时候限定容量与长度相同，这样以后再给新的slice增加元素时就会分配新的底层数组，而不会影响原有slice的值：
复制代码代码如下:
source:=[]string{"apple","orange","plum","banana","grape"}
//接着我们在源slice之上创建一个新的slice
//并且设置长度和容量相同
slice:=source[2:3:3]
//添加一个新元素
slice=append(slice,"kiwi")
如果没有第三个索引参数限定，添加kiwi这个元素时就会覆盖掉banana。
内建函数append是一个变参函数，意思就是你可以一次添加多个元素，比如：
复制代码代码如下:
s1:=[]int{1,2}
s2:=[]int{3,4}
fmt.Printf("%v\n",append(s1,s2...))
Output:
[1234]
迭代slice
slice也是一种集合，所以可以被迭代，用for配合range来迭代：
复制代码代码如下:
slice:=[]int{10,20,30,40,50}
forindex,value:=rangeslice{
fmt.Printf("Index:%dValue:%d\n",index,value)
}
Output:
Index:0Value:10
Index:1Value:20
Index:2Value:30
Index:3Value:40
Index:4Value:50
当迭代时range关键字会返回两个值，第一个是索引值，第二个是索引位置值的拷贝。注意：返回的是值的拷贝而不是引用，如果我们把值的地址作为指针使用，会得到一个错误，来看看为啥：
复制代码代码如下:
slice:=[]int{10,20,30,40}
forindex,value:=rangeslice{
fmt.Printf("Value:%dValue-Addr:%XElemAddr:%X\n",value,&value,&slice[index])
}
Output:
Value:10Value-Addr:10500168ElemAddr:1052E100
Value:20Value-Addr:10500168ElemAddr:1052E104
Value:30Value-Addr:10500168ElemAddr:1052E108
Value:40Value-Addr:10500168ElemAddr:1052E10C
value变量的地址总是相同的因为它只是包含一个拷贝。如果想得到每个元素的真是地址可以使用&slice[index]。
如果不需要索引值，可以使用_操作符来忽略它：
复制代码代码如下:
slice:=[]int{10,20,30,40}
for_,value:=rangeslice{
fmt.Printf("Value:%d\n",value)
}
Output:
Value:10
Value:20
Value:30
Value:40
range总是从开始一次遍历，如果你想控制遍历的step，就用传统的for循环：
复制代码代码如下:
slice:=[]int{10,20,30,40}
forindex:=2;index
fmt.Printf("Index:%dValue:%d\n",index,slice[index])
}
Output:
Index:2Value:30
Index:3Value:40
同数组一样，另外两个内建函数len和cap分别返回slice的长度和容量。
多维slice
也是同数组一样，slice可以组合为多维的slice：
复制代码代码如下:
slice:=[][]int{{10},{20,30}}
需要注意的是使用append方法时的行为，比如我们现在对slice[0]增加一个元素：
复制代码代码如下:
slice:=[][]int{{10},{20,30}}
slice[0]=append(slice[0],20)
那么只有slice[0]会重新创建底层数组，slice[1]则不会。
在函数间传递slice
在函数间传递slice是很廉价的，因为slice相当于是指向底层数组的指针，让我们创建一个很大的slice然后传递给函数调用它：
复制代码代码如下:
slice:=make([]int,1e6)
slice=foo(slice)
funcfoo(slice[]int)[]int{
...
returnslice
}
Map
内部机制
map是一种无序的键值对的集合。map最重要的一点是通过key来快速检索数据，key类似于索引，指向数据的值。
map是一种集合，所以我们可以像迭代数组和slice那样迭代它。不过，map是无序的，我们无法决定它的返回顺序，这是因为map是使用hash表来实现的。
map的hash表包含了一个桶集合(collectionofbuckets)。当我们存储，移除或者查找键值对(key/www.visa158.comluepair)时，都会从选择一个桶开始。在映射(map)操作过程中，我们会把指定的键值(key)传递给hash函数(又称散列函数)。hash函数的作用是生成索引，索引均匀的分布在所有可用的桶上。hash表算法详见：July的博客—从头到尾彻底解析hash表算法
创建和初始化
Go语言中有多种方法创建和初始化map。我们可以使用内建函数make也可以使用map字面值：
复制代码代码如下:
//通过make来创建
dict:=make(map[string]int)
//通过字面值创建
dict:=map[string]string{"Red":"#da1337","Orange":"#e95a22"}
使用字面值是创建map惯用的方法(为什么不使用make)。初始化map的长度依赖于键值对的数量。
map的键可以是任意内建类型或者是struct类型，map的值可以是使用==操作符的表达式。slice，function和包含slice的struct类型不可以作为map的键，否则会编译错误：
复制代码代码如下:
dict:=map[[]string]int{}
CompilerException:
invalidmapkeytype[]string
使用map
给map赋值就是指定合法类型的键，然后把值赋给键：
复制代码代码如下:
colors:=map[string]string{}
colors["Red"]="#da1337"
如果不初始化map，那么就会创建一个nilmap。nilmap不能用来存放键值对，否则会报运行时错误：
复制代码代码如下:
varcolorsmap[string]string
colors["Red"]="#da1337"
RuntimeError:
panic:runtimeerror:assiwww.hunanwang.netgnmenttoentryinnilmap
测试map的键是否存在是map操作的重要部分，因为它可以让我们判断是否可以执行一个操作，或者是往map里缓存一个值。它也可以被用来比较两个map的键值对是否匹配或者缺失。
从map里检索一个值有两种选择，我们可以同时检索值并且判断键是否存在：
复制代码代码如下:
value,exists:=colors["Blue"]
ifexists{
fmt.Println(value)
}
另一种选择是只返回值，然后判断是否是零值来确定键是否存在。但是只有你确定零值是非法值的时候这招才管用：
复制代码代码如下:
value:=colors["Blue"]
ifvalue!=""{
fmt.Println(value)
}
当索引一个map取值时它总是会返回一个值，即使键不存在。上面的例子就返回了对应类型的零值。
迭代一个map和迭代数组和slice是一样的，使用range关键字，不过在迭代map时我们不使用index/value而使用key/value结构：
复制代码代码如下:
colors:=map[string]string{
"AliceBlue":"#f0f8ff",
"Coral":"#ff7F50",
"DarkGray":"#a9a9a9",
"ForestGreen":"#228b22",
}
forkey,value:=rangecolors{
fmt.Printf("Key:%sValue:%s\n",key,value)
}
如果我们想要从map中移除一个键值对，使用内建函数delete(要是也能返回移除是否成功就好了，哎。。。)：
复制代码代码如下:
delete(colors,"Coral")
forkey,value:=rangecolors{
fmt.Println("Key:%sValue:%s\n",key,value)
}
在函数间传递map
在函数间传递map不是传递map的拷贝。所以如果我们在函数中改变了map，那么所有引用map的地方都会改变：
复制代码代码如下:
funcmain(){
colors:=map[string]string{
"AliceBlue":"#f0f8ff",
"Coral":"#ff7F50",
"DarkGray":"#a9a9a9",
"ForestGreen":"#228b22",
}
forkey,value:=rangecolors{
fmt.Printf("Key:%sValue:%s\n",key,value)
}
removeColor(colors,"Coral")
forkey,value:=rangecolors{
fmt.Printf("Key:%sValue:%s\n",key,value)
}
}
funcremoveColor(colorsmap[string]string,keystring){
delete(colors,key)
}
执行会得到以下结果：
复制代码代码如下:
Key:AliceBlueValue:#F0F8FF
Key:CoralValue:#FF7F50
Key:DarkGrayValue:#A9A9A9
Key:ForestGreenValue:#228B22
Key:AliceBlueValue:#F0F8FF
Key:DarkGrayValue:#A9A9A9
Key:ForestGreenValue:#228B22
可以看出来传递map也是十分廉价的，类似slice。
Set
Go语言本身是不提供set的，但是我们可以自己实现它，下面就来试试：
复制代码代码如下:
packagemain
import(
"fmt"
"sync"
)
typeSetstruct{
mmap[int]bool
sync.RWMutex
}
funcNew()Set{
return&Set{
m:map[int]bool{},
}
}
func(sSet)Add(itemint){
s.Lock()
defers.Unlock()
s.m[item]=true
}
func(sSet)Remove(itemint){
s.Lock()
s.Unlock()
delete(s.m,item)
}
func(sSet)Has(itemint)bool{
s.RLock()
defers.RUnlock()
_,ok:=s.m[item]
returnok
}
func(sSet)Len()int{
returnlen(s.List())
}
func(sSet)Clear(){
s.Lock
defers.Unlock()
s.m=map[int]bool{}
}
func(sSet)IsEmpty()bool{
ifs.Len()==0{
returntrue
}
returnfalse
}
func(sSet)List()[]int{
s.RLock()
defers.RUnlock()
list:=[]int{}
foritem:=ranges.m{
list=append(list,item)
}
returnlist
}
funcmain(){
//初始化
s:=New()
s.Add(1)
s.Add(1)
s.Add(2)
s.Clear()
ifs.IsEmpty(){
fmt.Println("0item")
}
s.Add(1)
s.Add(2)
s.Add(3)
ifs.Has(2){
fmt.Println("2doesexist")
}
s.Remove(2)
s.Remove(3)
fmt.Println("listofallitems",S.List())
}
注意我们只是使用了int作为键，你可以自己实现用interface{}作为键，做成更通用的Set，另外，这个实现是线程安全的。
总结
1.数组是slice和map的底层结构。
2.slice是Go里面惯用的集合数据的方法，map则是用来存储键值对。
3.内建函数make用来创建slice和map，并且为它们指定长度和容量等等。slice和map字面值也可以做同样的事。
4.slice有容量的约束，不过可以通过内建函数append来增加元素。
5.map没有容量一说，所以也没有任何增长限制。
6.内建函数len可以用来获得slice和map的长度。
7.内建函数cap只能作用在slice上。
8.可以通过组合方式来创建多维数组和slice。map的值可以是slice或者另一个map。slice不能作为map的键。
9.在函数之间传递slice和map是相当廉价的，因为他们不会传递底层数组的拷贝。
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