Golang 切片是否包含某元素

恋喵大鲤鱼

发布于 2023-10-12 15:22:34

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发布于 2023-10-12 15:22:34

文章被收录于专栏：C/C++基础

1.问题

如何判断元素是否在切片中，Golang 并没有提供直接的库函数来判断，最容易想到的实现便是通过遍历来判断。

注意： 从 Go 1.18 开始，官方利用泛型提供了对任意类型切片元素是否存在的判断，详见 golang.org/x/exp/slices#Contains，优先使用。

2.遍历查询

以字符串切片为例，判断字符串切片中是否包含某个字符串。

// InSlice 判断字符串是否在 slice 中。
func InSlice(items []string, item string) bool {
	for _, eachItem := range items {
		if eachItem == item {
			return true
		}
	}
	return false
}

这种实现时间复杂度是 O(n)，n 为切片元素个数。

如果切片长度比较短（<10）或不是频繁调用，该性能是可以接受的。但如果切片长度较长且频繁调用，那么这种方法的性能将无法接受，我们可以借助 map 优化一波。

3.map 查询

先将 slice 转为 map，通过查询 map 来快速查看元素是否在 slice 中。

// ConvertStrSlice2Map 将字符串 slice 转为 map[string]struct{}。
func ConvertStrSlice2Map(sl []string) map[string]struct{} {
	set := make(map[string]struct{}, len(sl))
	for _, v := range sl {
		set[v] = struct{}{}
	}
	return set
}

// InMap 判断字符串是否在 map 中。
func InMap(m map[string]struct{}, s string) bool {
	_, ok := m[s]
	return ok
}

注意：使用空结构体 struct{} 作为 value 的类型，因为 struct{} 不占用任何内存空间。

fmt.Println(unsafe.Sizeof(bool(false))) // 1
fmt.Println(unsafe.Sizeof(struct{}{}))  // 0

虽然将 slice 转为 map 的时间复杂度为 O(n)，但是只转换一次可以忽略。查询元素是否在 map 中的时间复杂度为 O(1)。

4.性能对比

我们可以看下在元素数量为 26 的情况下，取中位元素，做个基准测试（benchmark），对比下二者的查询性能。

func BenchmarkInSlice(b *testing.B) {
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		InSlice(sl, "m")
	}
}

func BenchmarkInMap(b *testing.B) {
	m := ConvertStrSlice2Map(sl)
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		InMap(m, "m")
	}
}

执行测试命令输出：

D:\code\gotest\contain>go test -bench=.
goos: windows
goarch: amd64
pkg: main/contain
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-9700 CPU @ 3.00GHz
BenchmarkInSlice-8      30564058                38.35 ns/op
BenchmarkInMap-8        134556465                8.846 ns/op
PASS
ok      main/contain    3.479s

测试结果中，看到函数后面的 -8 个表示运行时对应的 GOMAXPROCS 的值。接着的一串很大的数字表示运行 for 循环的次数，也就是调用被测试代码的次数，最后的38.35 ns/op表示每次需要花费 38.35 纳秒。

以上是测试时间默认是1秒，也就是1秒的时间，如果想让测试运行的时间更长，可以通过 -lunchtime 指定，比如 5 秒。

性能对比：

可以预料到的是随着切片长度增长，性能差距会越来越大。

5.借助开源库 golang-set

上面其实是利用 map 实现了一个 set（元素不重复集合），然后再判断某个 set 中是否存在某个元素。Golang 标准库并没有 set，但是我们可以用 map 来间接实现，就像上面那样子。

如果想使用 set 的完整功能，如初始化、Add、Del、Clear、Contains 等操作，推荐使用 Github 上成熟的开源库 golang-set，描述中说 Docker 用的也是它。库中提供了两种 set 实现，线程安全和非线程安全的 set。

golang-set 提供了五个生成 set 的函数：

// NewSet creates and returns a reference to an empty set.  Operations
// on the resulting set are thread-safe.
func NewSet(s ...interface{}) Set {}

// NewSetWith creates and returns a new set with the given elements.
// Operations on the resulting set are thread-safe.
func NewSetWith(elts ...interface{}) Set {}

// NewSetFromSlice creates and returns a reference to a set from an
// existing slice.  Operations on the resulting set are thread-safe.
func NewSetFromSlice(s []interface{}) Set {}

// NewThreadUnsafeSet creates and returns a reference to an empty set.
// Operations on the resulting set are not thread-safe.
func NewThreadUnsafeSet() Set {}

// NewThreadUnsafeSetFromSlice creates and returns a reference to a
// set from an existing slice.  Operations on the resulting set are
// not thread-safe.
func NewThreadUnsafeSetFromSlice(s []interface{}) Set {}

下面借助 golang-set 来判断切片中是否存在某个元素。

package main

import (
	"fmt"

	mapset "github.com/deckarep/golang-set"
)

func main() {
	var sl = []interface{}{"a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", "i", "j", "k", "l", "m", "n", "o", "p", "q", "r", "s", "t", "u", "v", "w", "x", "y", "z"}
	s := mapset.NewSetFromSlice(sl)
	fmt.Println(s.Contains("m"))	// true
	fmt.Println(s.Contains("mm"))	// false
}