Go语言基础必备知识点(三) 数组、切片篇

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1. 数组

数组是一个由固定长度的特定类型元素组成的序列，一个数组可以由零个或多个元素组成，[注意] 数组是定长的，不可更改，在编译阶段就决定了

因为数组的长度是固定的，所以在Go语言中很少直接使用数组

1. 数组声明：

   var arrName [size]Type
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• arrName：数组声明及使用时的变量名(数组名)
• size：数组的元素数量，可以是一个表达式，但最终通过编译期计算的结果必须是整型数值，元素数量不能含有到运行时才能确认大小的数值
• Type：可以是任意基本类型，包括数组本身，类型为数组本身时，可以实现多维数组

2. 数组赋值：

   (如果初始化不赋值，会默认赋值为0) (与其他语言不同！)

• 初始化时候赋值 (常用短变量) (注意 [...] 的使用)

  //如果第三个不赋值，就是默认值0
  var arr [3]int = [3]int{1,2}    //1 2 0
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  //可以使用简短声明(短变量)
  arr := [3]int{1,2}          //1 2 0
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  //如果不写数据数量，而使用...，表示数组的长度是根据初始化值的个数来计算
  arr := [...]int{1,2,3}
  //标准声明赋值只可以在右边使用...，并且赋值变量个数要和左边定义的相同
  var arr [3]int = [...]int{1, 2, 3}
  
  //var arr [3]int = [...]int{1, 2}  //error
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• 通过索引下标赋值

  var arr [3]int
  arr[0] = 5
  arr[1] = 6
  // arr[2]不赋值默认为0
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• *如果想要只初始化某个索引的值

  //给索引为2的赋值3
  arr := [3]int{2:3}  // 0,0,3
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3. 数组取值：

• 通过索引下标取值 (索引从0开始)

  fmt.Println(arr[0])
  fmt.Println(arr[1])
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• for range循环取值

  for index,value := range arr{
      fmt.Println("索引:%d,值：%d",index,value)
  }
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4. 数组比较

   如果两个数组的长度，数组中元素的类型都相同的情况下，我们可以直接通过较运算符（==和!=）来判断两个数组是否相等，只有当两个数组的所有元素都是相等的时候数组才是相等的，不能比较两个类型不同的数组

2. 多维数组

多维数组的所有维度都会在创建时自动初始化零值，多维数组尤其适合管理具有父子关系或者与坐标系相关联的数据

1. 多维数组声明：

var arrayName [size1][size2]...[sizen]Type
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• size1、size2...sizen为数组每一维度的长度

二维数组是最简单的多维数组，二维数组本质上是由多个一维数组组成的

2. 多维数组赋值：

• 初始化时候赋值

  // 声明一个二维整型数组，两个维度的长度分别是 4 和 2
  var array [4][2]int
  // 初始化赋值
  array = [4][2]int{{10, 11}, {20, 21}, {30, 31}, {40, 41}}
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  // 声明并初始化数组中索引为 1 和 3 的元素
  array = [4][2]int{1: {20, 21}, 3: {40, 41}}
  // 声明并初始化数组中指定的元素
  array = [4][2]int{1: {0: 20}, 3: {1: 41}}
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• 通过索引下标赋值

  // 声明一个 2×2 的二维整型数组
  var array [2][2]int
  // 设置每个元素的整型值
  array[0][0] = 10
  array[0][1] = 20
  array[1][0] = 30
  array[1][1] = 40
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• *只要类型一致，就可以将多维数组互相赋值，如下所示：

  // 声明两个二维整型数组 [2]int [2]int
  var array1 [2][2]int  
  var array2 [2][2]int
  // 为array2的每个元素赋值
  array2[0][0] = 10
  array2[0][1] = 20
  array2[1][0] = 30
  array2[1][1] = 40
  // 将 array2 的值复制给 array1
  array1 = array2
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• *因为数组中每个元素都是一个值，所以可以独立复制某个维度，如下所示：

  // 将 array1 的索引为 1 的维度复制到一个同类型的新数组里
  var array3 [2]int = array1[1]
  // 将数组中指定的整型值复制到新的整型变量里
  var value int = array1[1][0]
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3. 多维数组取值：

• 通过索引下标取值

  fmt.Println(array[1][0])
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• for range循环取值

  for index,value := range array{
      fmt.Printf("索引:%d,值：%d \n",index,value)
  }
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3. *切片 (Slice)

切片与数组一样，也是可以容纳若干类型相同的元素的容器。与数组不同的是，无法通过切片类型来确定其值的长度

每个切片值都会将数组作为其底层数据结构，我们也把这样的数组称为切片的底层数组

切片是对数组的一个连续片段的引用，所以切片是一个引用类型。这个片段可以是整个数组，也可以是由起始和终止索引标识的一些项的子集，需要注意的是，终止索引标识的项不包括在切片内(左闭右开的区间)

Go语言中切片的内部结构包含地址、大小和容量，切片一般用于快速地操作一块数据集合

从连续内存区域生成切片是常见的操作，格式如下：

slice [开始位置 : 结束位置]
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• slice：表示目标切片对象
• 开始位置：对应目标切片对象的索引
• 结束位置：对应目标切片的结束索引

从数组生成切片，代码如下：

var a  = [3]int{1, 2, 3}
//a[1:3] 生成了一个新的切片(左闭右开)
fmt.Println(a, a[1:3])   //[1 2 3] [2 3]
fmt.Println(a, a[1:])    //[1 2 3] [2 3]
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从数组或切片生成新的切片拥有如下特性：

• 取出的元素数量为：结束位置 - 开始位置
• 取出元素不包含结束位置对应的索引，切片最后一个元素使用 slice[len(slice)] 获取
• 当缺省开始位置时，表示从连续区域开头到结束位置 (a[:2])
• 当缺省结束位置时，表示从开始位置到整个连续区域末尾 (a[0:])
• 两者同时缺省时，与切片本身等效 (a[:])
• 两者同时为 0 时，等效于空切片，一般用于切片复位 (a[0:0])

注意：超界会报运行时错误，比如数组长度为3，则结束位置最大只能为3

invalid argument: index 4 out of bounds [0:4]

切片在指针的基础上增加了大小，约束了切片对应的内存区域，切片使用中无法对切片内部的地址和大小进行手动调整，因此切片比指针更安全、强大

3.1 直接声明新的切片

除了可以从原有的数组或者切片中生成切片外，也可以声明一个新的切片，每一种类型都可以拥有其切片类型，表示多个相同类型元素的连续集合

切片类型声明格式：

var name []Type
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• name 表示切片的变量名，Type 表示切片对应的元素类型

// 声明字符串切片
var strList []string
// 声明整型切片
var numList []int
// 声明一个空切片
var numListEmpty = []int{}
// 输出3个切片
fmt.Println(strList, numList, numListEmpty)                 //[] [] []
// 输出3个切片大小
fmt.Println(len(strList), len(numList), len(numListEmpty))  //0 0 0
// 切片判定空的结果
fmt.Println(strList == nil)             //true
fmt.Println(numList == nil)             //true
fmt.Println(numListEmpty == nil)        //false
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切片是动态结构，只能与 nil 判定相等，不能互相判定相等

声明新的切片后，可以使用 append() 函数向切片中添加元素：

var strList []string
// 追加一个元素
strList = append(strList,"码神之路")
fmt.Println(strList)
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3.2 使用 make() 函数构造切片

如果需要动态地创建一个切片，可以使用 make() 内建函数，格式如下：

make( []Type, size, cap )
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• Type 是指切片的元素类型
• size 指的是为这个类型分配多少个元素
• cap 为预分配的元素数量，这个值设定后不影响 size，只是能提前分配空间，降低多次分配空间造成的性能问题

a := make([]string, 2)
b := make([]int, 2, 10)
fmt.Println(a, b)             //[ ] [0 0]
//容量cap不会影响当前的元素个数，因此 a 和 b 取 len 都是 2
fmt.Println(len(a), len(b))   //2 2
//给a追加一个元素，a的长度变为3 (扩容) 
//给b追加一个元素，b的长度变为3 (长度小于cap不会进行扩容)
a = append(a, "chris liu")
b = append(b, 1)
fmt.Println(len(a), len(b))   //3 3
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使用 make() 函数生成的切片一定发生了内存分配操作

但给定开始与结束位置（包括切片复位）的切片只是将新的切片结构指向已经分配好的内存区域，设定开始与结束位置，不会发生内存分配操作

3.3 思考题

var numbers4 = [...]int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
myslice := numbers4[4:6]
//打印出来 myslice 长度为2
fmt.Printf("myslice为 %d, 其长度为: %d\n", myslice, len(myslice))
//为什么容量为6？
fmt.Println("myslice的容量为: %d\n", cap(myslice))
myslice = myslice[:cap(myslice)]
//为什么 myslice 的长度为2，却能访问到第四个元素
fmt.Printf("myslice的第四个元素为: %d", myslice[3])
fmt.Printf("myslice为 %d, 其长度为: %d\n", myslice, len(myslice))
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OUTPUT：

myslice为 [5 6], 其长度为: 2
myslice的容量为: 6
myslice的第四个元素为: 8
myslice为 [5 6 7 8 9 10], 其长度为: 6
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原理：

实际容量在分配的时候把数组后边的容量都分给了切片，在执行完myslice = myslice[:cap(myslice)]后， len(myslice) 也变成了6

4. 切片复制

Go语言的内置函数 copy() 可以将一个数组切片复制到另一个数组切片中，如果加入的两个数组切片不一样大，就会按照其中较小的那个数组切片的元素个数进行复制

copy() 函数的使用格式如下：

copy( destSlice, srcSlice []T) int
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• srcSlice 为数据来源切片
• destSlice 为复制的目标（也就是将 srcSlice 复制到 destSlice），目标切片必须分配过空间且足够承载复制的元素个数，并且来源和目标的类型必须一致，copy() 函数的返回值表示实际发生复制的元素个数

下面的代码展示了使用 copy() 函数将一个切片复制到另一个切片的过程：

slice1 := []int{1, 2, 3, 4, 5}
slice2 := []int{5, 4, 3}
copy(slice2, slice1) // 只会复制slice1的前3个元素到slice2中
copy(slice1, slice2) // 只会复制slice2的3个元素到slice1的前3个位置
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*切片的引用和复制操作对切片元素的影响:

package main

import "fmt"

func main() {
    // 设置元素数量为1000
    const elementCount = 1000
    // 预分配足够多的元素切片
    srcData := make([]int, elementCount)
    // 将切片赋值
    for i := 0; i < elementCount; i++ {
        srcData[i] = i
    }
    // 引用切片数据 切片不会因为等号操作进行元素的复制
    refData := srcData
    // 预分配足够多的元素切片
    copyData := make([]int, elementCount)
    // 将数据复制到新的切片空间中
    copy(copyData, srcData)
    // 修改原始数据的第一个元素
    srcData[0] = 999
    // 打印引用切片的第一个元素 引用数据的第一个元素将会发生变化
    fmt.Println(refData[0])
    // 打印复制切片的第一个和最后一个元素 由于数据是复制的，因此不会发生变化。
    fmt.Println(copyData[0], copyData[elementCount-1])
    // 复制原始数据从4到6(不包含)
    copy(copyData, srcData[4:6])
    for i := 0; i < 5; i++ {
        fmt.Printf("%d ", copyData[i])
    }
}
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OUTPUT：

999          //refData[]的值为999 1 2 3 4...(和srcData相同)
0 999        //copyData[]的值仍为0 1 2 3 4...
4 5 2 3 4    //srcData[4:6]的值为4 5，复制到copyData[0] copyData[0]
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结论：

引用操作 refData := srcData，修改源切片 srcData 的数据，引用切片 refData 的元素也会发生变化

复制操作 copy(copyData, srcData)，修改源切片 srcData 的数据，引用切片 refData 的元素不会发生变化

5. new 和 make

make 关键字的主要作用是创建 slice、map 和 Channel 等内置的数据结构

而 new 的主要作用是为类型申请一片内存空间，并返回指向这片内存的指针

• make 分配空间后，会进行初始化；new分配的空间被清零
• new 分配返回的是指针，即类型 *Type；make 返回的是引用，即 Type
• new 可以分配任意类型的数据