11.7 第一个例子：使用 Sorter 接口排序

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2023-12-01

# 11.7 第一个例子：使用 Sorter 接口排序

一个很好的例子是来自标准库的 sort 包，要对一组数字或字符串排序，只需要实现三个方法：反映元素个数的 Len()方法、比较第 i 和 j 个元素的 Less(i, j) 方法以及交换第 i 和 j 个元素的 Swap(i, j) 方法。

排序函数的算法只会使用到这三个方法（可以使用任何排序算法来实现，此处我们使用冒泡排序）：

func Sort(data Sorter) {
    for pass := 1; pass < data.Len(); pass++ {
        for i := 0;i < data.Len() - pass; i++ {
            if data.Less(i+1, i) {
                data.Swap(i, i + 1)
            }
        }
    }
}

Sort 函数接收一个接口类型的参数：Sorter ，它声明了这些方法：

type Sorter interface {
    Len() int
    Less(i, j int) bool
    Swap(i, j int)
}

参数中的 int 是待排序序列长度的类型，而不是说要排序的对象一定要是一组 int。i 和 j 表示元素的整型索引，长度也是整型的。

现在如果我们想对一个 int 数组进行排序，所有必须做的事情就是：为数组定一个类型并在它上面实现 Sorter 接口的方法：

type IntArray []int
func (p IntArray) Len() int           { return len(p) }
func (p IntArray) Less(i, j int) bool { return p[i] < p[j] }
func (p IntArray) Swap(i, j int)      { p[i], p[j] = p[j], p[i] }

下面是调用排序函数的一个具体例子：

data := []int{74, 59, 238, -784, 9845, 959, 905, 0, 0, 42, 7586, -5467984, 7586}
a := sort.IntArray(data) //conversion to type IntArray from package sort
sort.Sort(a)

完整的、可运行的代码可以在 sort.go 和 sortmain.go 里找到。

同样的原理，排序函数可以用于一个浮点型数组，一个字符串数组，或者一个表示每周各天的结构体 dayArray。

示例 11.6 sort.go：

package sort

type Sorter interface {
    Len() int
    Less(i, j int) bool
    Swap(i, j int)
}

func Sort(data Sorter) {
    for pass := 1; pass < data.Len(); pass++ {
        for i := 0; i < data.Len()-pass; i++ {
            if data.Less(i+1, i) {
                data.Swap(i, i+1)
            }
        }
    }
}

func IsSorted(data Sorter) bool {
    n := data.Len()
    for i := n - 1; i > 0; i-- {
        if data.Less(i, i-1) {
            return false
        }
    }
    return true
}

// Convenience types for common cases
type IntArray []int

func (p IntArray) Len() int           { return len(p) }
func (p IntArray) Less(i, j int) bool { return p[i] < p[j] }
func (p IntArray) Swap(i, j int)      { p[i], p[j] = p[j], p[i] }

type StringArray []string

func (p StringArray) Len() int           { return len(p) }
func (p StringArray) Less(i, j int) bool { return p[i] < p[j] }
func (p StringArray) Swap(i, j int)      { p[i], p[j] = p[j], p[i] }

// Convenience wrappers for common cases
func SortInts(a []int)       { Sort(IntArray(a)) }
func SortStrings(a []string) { Sort(StringArray(a)) }

func IntsAreSorted(a []int) bool       { return IsSorted(IntArray(a)) }
func StringsAreSorted(a []string) bool { return IsSorted(StringArray(a)) }

示例 11.7 sortmain.go：

package main

import (
    "./sort"
    "fmt"
)

func ints() {
    data := []int{74, 59, 238, -784, 9845, 959, 905, 0, 0, 42, 7586, -5467984, 7586}
    a := sort.IntArray(data) //conversion to type IntArray
    sort.Sort(a)
    if !sort.IsSorted(a) {
        panic("fails")
    }
    fmt.Printf("The sorted array is: %v\n", a)
}

func strings() {
    data := []string{"monday", "friday", "tuesday", "wednesday", "sunday", "thursday", "", "saturday"}
    a := sort.StringArray(data)
    sort.Sort(a)
    if !sort.IsSorted(a) {
        panic("fail")
    }
    fmt.Printf("The sorted array is: %v\n", a)
}

type day struct {
    num       int
    shortName string
    longName  string
}

type dayArray struct {
    data []*day
}

func (p *dayArray) Len() int           { return len(p.data) }
func (p *dayArray) Less(i, j int) bool { return p.data[i].num < p.data[j].num }
func (p *dayArray) Swap(i, j int)      { p.data[i], p.data[j] = p.data[j], p.data[i] }

func days() {
    Sunday    := day{0, "SUN", "Sunday"}
    Monday    := day{1, "MON", "Monday"}
    Tuesday   := day{2, "TUE", "Tuesday"}
    Wednesday := day{3, "WED", "Wednesday"}
    Thursday  := day{4, "THU", "Thursday"}
    Friday    := day{5, "FRI", "Friday"}
    Saturday  := day{6, "SAT", "Saturday"}
    data := []*day{&Tuesday, &Thursday, &Wednesday, &Sunday, &Monday, &Friday, &Saturday}
    a := dayArray{data}
    sort.Sort(&a)
    if !sort.IsSorted(&a) {
        panic("fail")
    }
    for _, d := range data {
        fmt.Printf("%s ", d.longName)
    }
    fmt.Printf("\n")
}

func main() {
    ints()
    strings()
    days()
}

输出：

The sorted array is: [-5467984 -784 0 0 42 59 74 238 905 959 7586 7586 9845]
The sorted array is: [ friday monday saturday sunday thursday tuesday wednesday]
Sunday Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday

备注：

panic("fail") 用于停止处于在非正常情况下的程序（详细请参考第13章），当然也可以先打印一条信息，然后调用 os.Exit(1) 来停止程序。

上面的例子帮助我们进一步了解了接口的意义和使用方式。对于基本类型的排序，标准库已经提供了相关的排序函数，所以不需要我们再重复造轮子了。对于一般性的排序，sort 包定义了一个接口：

type Interface interface {
    Len() int
    Less(i, j int) bool
    Swap(i, j int)
}

这个接口总结了需要用于排序的抽象方法，函数 Sort(data Interface) 用来对此类对象进行排序，可以用它们来实现对其他类型的数据（非基本类型）进行排序。在上面的例子中，我们也是这么做的，不仅可以对 int 和 string 序列进行排序，也可以对用户自定义类型 dayArray 进行排序。

练习 11.5 interfaces_ext.go：

a). 继续扩展程序，定义类型 Triangle，让它实现 AreaInterface 接口。通过计算一个特定三角形的面积来进行测试（三角形面积=0.5 (底高)）

b). 定义一个新接口 PeriInterface，它有一个 Perimeter 方法。让 Square 实现这个接口，并通过一个 Square 示例来测试它。

练习 11.6 point_interfaces.go：

继续 10.3 中的练习 point_methods.go，定义接口 Magnitude，它有一个方法 Abs()。让 Point、Point3 及Polar 实现此接口。通过接口类型变量使用方法做point.go中同样的事情。

练习 11.7 float_sort.go / float_sortmain.go：

类似11.7和示例11.3/4，定义一个包 float64，并在包里定义类型 Float64Array，然后让它实现 Sorter 接口用来对 float64 数组进行排序。

另外提供如下方法：

NewFloat64Array()：创建一个包含25个元素的数组变量（参考10.2）
List()：返回数组格式化后的字符串，并在 String() 方法中调用它，这样就不用显式地调用 List() 来打印数组（参考10.7）
Fill()：创建一个包含10个随机浮点数的数组（参考4.5.2.6）

在主程序中新建一个此类型的变量，然后对它排序并进行测试。

练习 11.8 sort.go/sort_persons.go：

定义一个结构体 Person，它有两个字段：firstName 和 lastName，为 []Person 定义类型 Persons 。让 Persons 实现 Sorter 接口并进行测试。