Go channel 实现归并排序中的 merge 函数

本文介绍了一种使用Go语言的channel和Goroutine特性来实现归并排序的方法。通过定义Merge函数,该函数接收两个有序的channel,并返回一个新的有序channel。这种方式不仅展示了Go语言的并发特性,还提供了一个有趣的排序实现案例。

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最近学习 Go,但是苦于没有项目练手,于是便逼迫自己:如果想到什么有趣的东西,看能不能用 Go 实现一遍,于是便有了这篇流水文。

实现过程

归并排序中的 merge 函数,相信每个人都很熟悉,网上随便搜搜都有一大堆文章,这里不再赘述细节。一开始,我用的是常规套路,不过觉得没啥意思,无非是「换汤不换药,感觉还是在拿自己熟悉的语言写东西」。

联想到 Go 的 channel 似乎能在某种程度上满足我的要求,再加上 Goroutine 这种东西,便想:是不是也能利用利用这两个语言特性。

channel 这个数据结构,在 Go 中有比较丰富的含义,但我基本上把它当队列使用。Goroutine 也一样,我基本把它等同于「用户态线程」(两者都很牛逼,不过作为应用层的开发者,有时候并不想深究太多,一切都往简单方向理解)。

由于我只是练手,所以我想到的 API 长这样:

Merge(ch1, ch2): outChan
复制代码

给定两个有序的 channel,然后将其合并为一个有序的 channel。

于是我的实现如下:


func Merge(ch1 <-chan int, ch2 <-chan int) <-chan int {

    out := make(chan int)

    go func() {
        // 等上游的数据 (这里有阻塞,和常规的阻塞队列并无不同)
        v1, ok1 := <-ch1
        v2, ok2 := <-ch2
        
        // 取数据
        for ok1 || ok2 {
            if !ok2 || (ok1 && v1 <= v2) {
                // 取到最小值, 就推到 out 中
                out <- v1
                v1, ok1 = <-ch1
            } else {
                out <- v2
                v2, ok2 = <-ch2
            }
        }
        // 显式关闭
        close(out)
    }()

    // 开完goroutine后, 主线程继续执行, 不会阻塞
    return out
}
复制代码

使用 Go 的感受

语法近乎简陋。不过对我而言并无大碍,反而喜欢。不太喜欢语法特性(语法糖)太多的语言,乱糟糟的,分散了太多注意力。要是每个语法特性都是相互正交的,我自然双手赞同,但是如果多个特性都在做同一件事情,一般对学习者的负担比较大的(Ruby),也不利于合作。

编译型。不多讲,几乎已经是俺学习新语言的必要条件了,前期开发效率可能会慢点,但是换来的是更少的 bug,尤其是对团队协作,可以减少很多痛苦。(要是你团队里面都是高手,用 Python 自然是爽歪歪,但是这一条件并不总是满足。所以还是使用能编译的语言吧 :))

归并排序 (Mergesort) 是一种分治算法,它将待排序数组分成两半,分别对每一半进行排序,然后合并两个已排序的部分。在 C 语言中,实现归并排序主要包括 `mergesort` 函数和辅助的 `merge` 函数。 `mergesort` 函数通常包含以下步骤: 1. **划分**:如果数组长度大于1,则将其一分为二。 2. **递归**:对左右两个子数组分别进行递归调用 `mergesort`。 3. **合并**:当所有元素都被排序后,通过 `merge` 函数将这两个有序数组合并成一个整体。 `merge` 函数负责合并两个已经排好序的子数组,它的工作原理是: 1. 创建一个新的临时数组用于存放合并后的结果。 2. 分别从两个输入数组的起始位置开始比较元素,选择较小的放入临时数组,并更新对应原数组的位置。 3. 重复上述过程直到有一个数组的所有元素都已经被添加到临时数组。 4. 将另一个数组剩余部分直接复制到临时数组的未填充部分。 以下是简单的 C 代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // merge function to combine two sorted arrays into one void merge(int arr[], int l, int m, int r) { int i, j, k; int n1 = m - l + 1; int n2 = r - m; // create temporary arrays int L[n1], R[n2]; // copy elements from the first array to temp for (i = 0; i < n1; i++) L[i] = arr[l + i]; // copy elements from the second array to temp for (j = 0; j < n2; j++) R[j] = arr[m + 1+ j]; // merge the temp arrays back into arr[l..r] i = 0; j = 0; k = l; while (i < n1 && j < n2) { if (L[i] <= R[j]) { arr[k] = L[i]; i++; } else { arr[k] = R[j]; j++; } k++; } // copy remaining elements of L[] if any while (i < n1) { arr[k] = L[i]; i++; k++; } // copy remaining elements of R[] if any while (j < n2) { arr[k] = R[j]; j++; k++; } } // mergesort function void mergesort(int arr[], int l, int r) { if (l < r) { int m = l+(r-l)/2; mergesort(arr, l, m); mergesort(arr, m+1, r); merge(arr, l, m, r); } } int main() { int arr[] = {12, 11, 13, 5, 6, 7}; int arr_size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); mergesort(arr, 0, arr_size - 1); printf("Sorted array: \n"); for (int i = 0; i < arr_size; i++) printf("%d ", arr[i]); return 0; } ```
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