Go语言中切片操作的那些技巧

本文翻译自官方wiki，整理了Go语言中关于切片操作的一些技巧。

备注：由于行文需要，一些细节与原文存在些许出入。

切片操作常用技巧

复制

将切片a中的元素复制到切片b中。

最简单的、最常用的方法就是使用内置的copy函数。

b = make([]T, len(a))  // 一次将内存申请到位
copy(b, a)

除了使用内置的copy函数外，还有下面两种使用append函数复制切片的方法。

b = append([]T(nil), a...)
b = append(a[:0:0], a...)

这两种方法通常比使用copy函数复制的方法要慢一些，但是如果在复制之后有更多的元素要添加到b中，那么它们的效率会更高。

剪切

将切片a中索引i~j位置的元素剪切掉。

可以按照下面的方式，使用append函数完成。

a = append(a[:i], a[j:]...)

删除

将切片a中索引位置为i的元素删除。

同样可以按照上面剪切的方式使用append函数完成删除操作。

a = append(a[:i], a[i+1:]...)

或者搭配copy函数使用切片表达式完成删除操作。

a = a[:i+copy(a[i:], a[i+1:])]

此外，如果只需要删除掉索引为i的元素，无需保留切片元素原有的顺序，那么还可以使用下面这种简单的方式进行删除。

a[i] = a[len(a)-1]  // 将最后一个元素移到索引i处
a = a[:len(a)-1]    // 截掉最后一个元素

剪切或删除操作可能引起的内存泄露

需要特别注意的是。如果切片a中的元素是一个指针类型或包含指针字段的结构体类型（需要被垃圾回收），上面剪切和删除的示例代码会存在一个潜在的内存泄漏问题：一些具有值的元素仍被切片a引用，因此无法被垃圾回收机制回收掉。下面的代码可以解决这个问题。

剪切

copy(a[i:], a[j:])
for k, n := len(a)-j+i, len(a); k < n; k++ {
 a[k] = nil // 或类型T的零值
}
a = a[:len(a)-j+i]

删除

copy(a[i:], a[i+1:])
a[len(a)-1] = nil // 或类型T的零值
a = a[:len(a)-1]

删除但不保留元素原有顺序

a[i] = a[len(a)-1]
a[len(a)-1] = nil
a = a[:len(a)-1]

内部扩张

在切片a的索引i之后扩张j个元素。

使用两个append函数完成，即先将索引i之后的元素追加到一个长度为j的切片后，再将这个切片中的所有元素追加到切片a的索引i之后。

a = append(a[:i], append(make([]T, j), a[i:]...)...)

扩张的这一部分元素为T类型的零值。

尾部扩张

将切片a的尾部扩张j个元素的空间。

a = append(a, make([]T, j)...)

扩张的这一部分元素同样为T类型的零值。

过滤

按照一定的规则将切片a中的元素进行就地过滤。

这里假设过滤的条件已封装为keep函数，使用for range遍历切片a的所有元素逐一调用keep函数进行过滤。

n := 0
for _, x := range a {
 if keep(x) {
  a[n] = x  // 保留该元素
  n++
 }
}
a = a[:n]  // 截取切片中需保留的元素

插入

将元素x插入切片a的索引i处。

还是使用两个append函数完成插入x的操作。

a = append(a[:i], append([]T{x}, a[i:]...)...)

第二个append函数创建了一个具有自己底层数组的新切片，并将a[i:]中的元素复制到该切片，然后由第一个append函数将这些元素复制回切片a。

我们可以通过使用另一种方法来避免新切片的创建（以及由此产生的内存垃圾）和第二个副本：

a = append(a, 0 /* 这里应使用元素类型的零值 */)
copy(a[i+1:], a[i:])
a[i] = x

追加

将元素x追加到切片a的最后。

这里使用append函数即可。

a = append(a, x)

弹出

将切片a的最后一个元素弹出。

这里使用切片表达式完成弹出操作。

x, a = a[len(a)-1], a[:len(a)-1]

弹出切片a的第一个元素。

x, a = a[0], a[1:]

前插

将元素x前插到切片a的开始。

a = append([]T{x}, a...)

其他技巧

过滤而不分配

此技巧使用了一个事实，即切片b与原始切片a共享相同的底层数组和容量，因此存储已重新用于过滤的切片。当然，原始内容被修改了。

b := a[:0]
for _, x := range a {
 if f(x) {
  b = append(b, x)
 }
}

对于必须被垃圾回收的元素，在完成上述操作后可以添加以下代码：

for i := len(b); i < len(a); i++ {
 a[i] = nil // 或T类型的零值
}

翻转

将切片a的元素顺序翻转。

通过迭代两两互换元素完成。

for i := len(a)/2-1; i >= 0; i-- {
 opp := len(a)-1-i
 a[i], a[opp] = a[opp], a[i]
}

同样的操作：

for left, right := 0, len(a)-1; left < right; left, right = left+1, right-1 {
 a[left], a[right] = a[right], a[left]
}

打乱顺序

打乱切片a中元素的顺序。

Fisher–Yates算法：

for i := len(a) - 1; i > 0; i-- {
    j := rand.Intn(i + 1)
    a[i], a[j] = a[j], a[i]
}

从go1.10开始，可以使用math/rand.Shuffle。

rand.Shuffle(len(a), func(i, j int) {
 a[i], a[j] = a[j], a[i]
})

使用最小分配进行批处理

如果你想对一个大型切片a的元素分批进行处理，这会很有用。

actions := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
batchSize := 3
batches := make([][]int, 0, (len(actions) + batchSize - 1) / batchSize)

for batchSize < len(actions) {
    actions, batches = actions[batchSize:], append(batches, actions[0:batchSize:batchSize])
}
batches = append(batches, actions)

得到的效果如下：

[[0 1 2] [3 4 5] [6 7 8] [9]]

就地删除重复元素（元素可比较）

import "sort"

in := []int{3,2,1,4,3,2,1,4,1} // 切片元素可以是任意可排序的类型
sort.Ints(in)
j := 0
for i := 1; i < len(in); i++ {
 if in[j] == in[i] {
  continue
 }
 j++
 // 需要保存原始数据时
 // in[i], in[j] = in[j], in[i]
 // 只需要保存需要的数据时
 in[j] = in[i]
}
result := in[:j+1]
fmt.Println(result) // [1 2 3 4]

元素存在就移到最前面，不存在则放在前面

// moveToFront 把needle移动或添加到haystack的前面
func moveToFront(needle string, haystack []string) []string {
 if len(haystack) != 0 && haystack[0] == needle {
  return haystack
 }
 prev := needle
 for i, elem := range haystack {
  switch {
  case i == 0:
   haystack[0] = needle
   prev = elem
  case elem == needle:
   haystack[i] = prev
   return haystack
  default:
   haystack[i] = prev
   prev = elem
  }
 }
 return append(haystack, prev)
}

haystack := []string{"a", "b", "c", "d", "e"} // [a b c d e]
haystack = moveToFront("c", haystack)         // [c a b d e]
haystack = moveToFront("f", haystack)         // [f c a b d e]

滑动窗口

将切片input生成size大小的滑动窗口。

func slidingWindow(size int, input []int) [][]int {
 // 返回入参的切片作为第一个元素
 if len(input) <= size {
  return [][]int{input}
 }

 // 以所需的精确大小分配切片
 r := make([][]int, 0, len(input)-size+1)

 for i, j := 0, size; j <= len(input); i, j = i+1, j+1 {
  r = append(r, input[i:j])
 }

 return r
}

示例：

a := []int{1, 2, 3, 4, 5}
res := slidingWindow(2, a)
fmt.Println(res)

输出：

[[1 2] [2 3] [3 4] [4 5]]

参考资料：https://github.com/golang/go/wiki/SliceTricks