详解Go中Set的实现方式

本篇主要讲述如何利用go语言的语法特性实现set类型的数据结构。

需求

对于set类型的数据结构，其实本质上跟list没什么多大的区别。无非是set不能含有重复的item的特性，set有初始化、add、clear、remove、contains等操作。接下来看具体的实现方式分析吧。

实现

仍然按照已有的编程经验来联想如何实现基本set功能，在java中很容易知道hashset的底层实现是hashmap，核心的就是用一个常量来填充map键值对中的value选项。除此之外，重点关注go中map的数据结构，key是不允许重复的，如下所示：

m := map[string]string{
 "1": "one",
 "2": "two",
 "1": "one",
 "3": "three",
 }
 fmt.println(m)

程序会直接报错，提示重复key值，这样就非常符合set的特性需求了。

定义

前面分析出set的value为固定的值，用一个常量替代即可。但是笔者分析的实现源码，用的是一个空结构体来实现的，如下所示：

// 空结构体
var exists = struct{}{}
// set is the main interface
type set struct {
 // struct为结构体类型的变量
 m map[interface{}]struct{}
}

为了解决上面为什么用空结构体来做常量value，先看下面的是测试：

import (
 "fmt"
 "unsafe"
)

// 定义非空结构体
type s struct {
    a uint16
    b uint32
}

func main() {
 var s s
 fmt.println(unsafe.sizeof(s)) // prints 8, not 6
 var s2 struct{}
 fmt.println(unsafe.sizeof(s2)) // prints 0
}

打印出空结构体变量的内存占用大小为0，再看看下面这个测试：

a := struct{}{}
b := struct{}{}
fmt.println(a == b) // true
fmt.printf("%p, %p\n", &a, &b) // 0x55a988, 0x55a988

很有趣，a和b竟然相等，并且a和b的地址也是一样的。现在各位应该明白了为什么会有：

var exists = struct{}{}

这样的常量也来填充所有map的value了吧，go真是精彩！！！

初始化

set类型数据结构的初始化操作，在声明的同时可以选择传入或者不传入进去。声明map切片的时候，key可以为任意类型的数据，用空接口来实现即可。value的话按照上面的分析，用空结构体即可：

func new(items ...interface{}) *set {
  // 获取set的地址
 s := &set{}
 // 声明map类型的数据结构
 s.m = make(map[interface{}]struct{})
 s.add(items...)
 return s
}

添加

简化操作可以添加不定个数的元素进入到set中，用变长参数的特性来实现这个需求即可，因为map不允许key值相同，所以不必有排重操作。同时将value数值指定为空结构体类型。

func (s *set) add(items ...interface{}) error {
 for _, item := range items {
 s.m[item] = exists
 }
 return nil
}

包含

contains操作其实就是查询操作，看看有没有对应的item存在，可以利用map的特性来实现，但是由于不需要value的数值，所以可以用 _,ok来达到目的：

func (s *set) contains(item interface{}) bool {
 _, ok := s.m[item]
 return ok
}

长度和清除

获取set长度很简单，只需要获取底层实现的map的长度即可：

func (s *set) size() int {
 return len(s.m)
}

清除操作的话，可以通过重新初始化set来实现，如下即为实现过程：

func (s *set) clear() {
 s.m = make(map[interface{}]struct{})
}

相等

判断两个set是否相等，可以通过循环遍历来实现，即将a中的每一个元素，查询在b中是否存在，只要有一个不存在，a和b就不相等，实现方式如下所示：

func (s *set) equal(other *set) bool {
 // 如果两者size不相等，就不用比较了
 if s.size() != other.size() {
 return false
 }
 
  // 迭代查询遍历
 for key := range s.m {
    // 只要有一个不存在就返回false
 if !other.contains(key) {
  return false
 }
 }
 return true
}

子集

判断a是不是b的子集，也是循环遍历的过程，具体分析在上面已经讲述过，实现方式如下所示：

func (s *set) issubset(other *set) bool {
 // s的size长于other，不用说了
 if s.size() > other.size() {
 return false
 }
  // 迭代遍历
 for key := range s.m {
 if !other.contains(key) {
  return false
 }
 }
 return true
}

ok，以上就是go中set的主要函数实现方式，还是很有意思的。继续加油。也希望大家多多支持。