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重学Go语言之数组的具体使用详解

2023-02-28 14:37

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什么是数组

什么是数组？数组是有固定长度的相同数据类型元素的集合，如下图所示：

从数组的定义以及上面的示例图我们可以得到数组的三个特征：

固定长度，数组的长度在编译时就要确定。
每个元素的数据类型相同。
数组索引从0开始，索引的最大值为数组长度减1。

数组的创建

直接声明数组变量，在声明时必须指定长度：

var iArray [2]int
var sArray [3]string

上面的代码中，我们创建了一个长度为2，元素数据类型为int的数组和一个长度为3，元素数据类型为string的数组。

声明后，就可以通过索引给对应的元素赋值：

iArray[0] = 1
iArray[1] = 2
sArray[0] = "hello"
sArray[1] = "world"
sArray[2] = "!"

fmt.Println(iArray) //输出 [1,2]
fmt.Println(sArray) //输出 ["hello","world","!"]

也可以在声明时通过花括号{}直接初始化数组元素的值：

var iArray [2]int = [2]int{1,2}

//花括号内初始化元素数量可以少于数组的长度，后面没有初始化的元素会被赋予该数据类型的默认值
var sArray [4]string = [4]string{"A","B","C"}

如果在声明时或者之后没有通过索引给数组的元素赋值，那么元素的值为对应数据类型的初始值：

var iArray [3]int 
var sArray [4]string
fmt.Println(iArray) //输出：[0,0,0]
fmt.Println(sArray) //输出：[]

通知短变量可以让数组声明的更简洁：

i := [2]int{1,2}

也可以在声明数组不指定数组长度，而是通过...和花括号{}内的初始化值让Go语言自动推断数组的长度：

var i = [...]int{1, 2, 3, 4} //数组长度为4

访问数组的元素

通过索引可以访问数组中的某个元素：

fmt.Println(iArray[0])

无论是给数组的元素赋值，还是访问数组的元素都不超过数组的长度，否则会数组越界的错误，数组的索引从0开始，因此数组的索引取值范围是0~len-1(len表示数组的长度)。

iArray := [2]int{1,2}
sArray := [3]string{"A","B","C"}
iArray[2] = 10 //报错，该数组索引的取值范围是0~1
fmt.Println(sArray[10]) // 报错，该数组索引的取值范围是0~2

数组的长度

Go内置的函数len()可以用于获得数组的长度：

iArray := [4]int{1,2,3,4}
fmt.Println(len(iArray)) // 输出结果：4

如何遍历数组

遍历数组使用for语句，有两种方式：

使用for语句遍历数组：

for i := 0; i < len(iArray); i++ {
	fmt.Println(iArray[i])
}

使用for-range遍历数组：

for k,v := range iArray {
	fmt.Println(k,v)
}

for-range遍历数组时，可以获取数组的索引和数组的元素，也可以在遍历时选择忽略索引或者元素值：

for _,v := range iArray { //忽略数组的索引
	fmt.Println(v)
}

for k,_ := range iArray{ //忽略元素
	fmt.Println(k)
}

数组的比较

数组只能进行相等(==)或者不相等(!=)的比较，并且两个进行比较的数组要符合以下要求，否则代码无法通过编译：

数组元素的数据类型必须一致
数组的长度必须一致

当数组满足上面的要求后，如果对应索引元素值相同，则数组相等，否则不相等：

iArray1 := [2]int{1, 2}
iArray2 := [2]int{1, 2}
if iArray1 == iArray2 {
    print("相等")
} else {
    print("不相等")
}
//输出：相等

iArray3 := [2]int{2, 1}
iArray4 := [2]int{1, 2}
if iArray1 == iArray2 {
    print("相等")
} else {
    print("不相等")
}

//输出：不相等

查找数组中的元素

对于数组来说，要查找数组中是否存在某个元素，并返回其对应索引，就要遍历一个数组，并对每个元素进行比较：

sArray := [5]string{"Java","PHP","Go","Python","JavaScript"}

for index, element := range sArray {
	if element == needle {
			fmt.Println(index)
		}
}

如果我们要查找的元素在数组的最后一个，那么要遍历整个数组才能查找到，查找元素的时间复杂度为O(n)。

将数组作为函数参数

把数组作为参数传递给函数时，有几个注意的地方：

当把数组作为参数传给函数时，Go会把数组复制一份传给函数，所以数组作为函数参数时是值传递而不是引用传递。
数组作为参数，会被复制，因此如果传递的数组很大，复制就会很耗时。
传递给函数的数组，其长度与数据类型必须函数形参一致，因此复用性很差。

func updateArray(haystack [5]int, index int, value int) error {
	if index >= len(haystack) {
		return errors.New("索引不能超过数组长度")
	}

	haystack[index] = value
	fmt.Println(haystack) //[1 100 3 4 5]
	return nil
}

func main() {
	iArray := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
	updateArray(iArray, 1, 100)
	fmt.Println(iArray) // [1 2 3 4 5]
}

上面这个例子中，我们希望updateArray函数可以修改我们指定索引的元素数组，但实际修改的复制后数组，与我们传给函数的数组无关，解决的办法是传递数组的指针：

func updateArray(haystack *[5]int, index int, value int) error {
	if index >= len(haystack) {
		return errors.New("索引不能超过数组长度")
	}

	haystack[index] = value
	fmt.Println(haystack) //[1 100 3 4 5]
	return nil
}

func main() {
	iArray := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
	updateArray(&iArray, 1, 100)
	fmt.Println(iArray) // [1 100 3 4 5]
}

虽然传递数组指针可以避免数组复制导致的性能问题，但是数组的长度和元素数据类型仍然要求一致，这大概就是数组不怎么被使用的原因吧：

func main() {
	iArray := [6]int{1, 2, 3, 4, 5} //把数组长度改为6
	updateArray(&iArray, 1, 100)  //报错
}

同理，当我们把一个数组变量赋值另外一个变量时，Go也是把数组复制一份给新的变量，如果想把新的变量指向原来的数组，同样是用数组的指针：

iArray := [2]int{1,2}

iArray1 := iArray

iArray[0] = 10

fmt.Println(iArray1) //输出：[10,2]
fmt.Println(iArray) //输出：[1,2]

iArray2 := &iArray
iArray2[0] = 20;

fmt.Println(iArray2) //输出：&[20,2]
fmt.Println(iArray) //输出：[20,2]

二维与多维数组

Go也支持二维和多维数组，其创建方式与一维数组类似：

二维数组：

iArrays := [3][2]string{{"A","B"},{"C","D"},{"E","F"}}

上述二维数组的结构如下图所示：

多维数组：

iArrays := [3][4][2]int{
		{
			{1, 2},
			{3, 4},
			{5, 6},
		},
		{
			{7, 8},
			{9, 10},
			{11, 12},
		},
		{
			{13, 14},
			{15, 16},
			{17, 18},
		},
	}

上述三维数组的结构如下图所示：