从插入排序来理解 Go 的接口

插入排序

根据插入排序的思想，我们很容易就可以完成插入排序的代码如下。

func insertionSort(data []int) {
    lo, hi := 0, len(data) - 1
    for i := lo + 1; i < hi; i++ {
        for j := i; j > lo && data[j] < data[j-1]; j-- {
            data[j], data[j-1] = data[j-1], data[j]
        }
    }
}
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我们可以验证一下，确实没有问题。

package main

import (
    "fmt"
)

func main()  {
    nums := []int{2, 3, 4, 1, 7, 9, 10, 21, 17}
    insertionSort(nums)
    fmt.Println(nums)
}
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代码输出为，结果正确

[1 2 3 4 7 9 10 17 21]
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问题

好，现在问题来了，都知道 Go 是静态语言，那么就意味着不同的数据类型可能导致上述的插入排序不可用。比如说，某天产品想要支持 uint32 的插入排序。嗯，很简单，直接 Ctrl+c + Ctrl+c 稍微修改一下。

func insertionSortUint32(data []uint32) {
    lo, hi := 0, len(data) - 1
    for i := lo + 1; i < hi; i++ {
        for j := i; j > lo && data[j] < data[j-1]; j-- {
            data[j], data[j-1] = data[j-1], data[j]
        }
    }
}
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谁知道哪天产品脑子又抽风，他想要支持 float32 类型的插入排序，代码可能又得加几行。

func insertionSortFloat32(data []float32) {
    lo, hi := 0, len(data) - 1
    for i := lo + 1; i < hi; i++ {
        for j := i; j > lo && data[j] < data[j-1]; j-- {
            data[j], data[j-1] = data[j-1], data[j]
        }
    }
}
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好像还看得下去，我们知道 Go 中的类型可不止这 3 种，再这么被搞下去是不是要爆炸了？没关系，我们有强大的 IDE 可以快速实现。????????????

好了，开个玩笑。如果我们是提供一个库的形式，使用者需要一个类型，我们就得加一个类型支持，这样就没法搞事了????

解决

首先，回到上诉的三个类型的排序中来，我们可以发现这几个排序除了数据类型是基本一致的。如果我们想用一个函数来支持所有的数据类型，我们是不是只能使用 interface来实现这个功能？但是 interface 又不支持运算操作，如果断言出来，还是跟以前一样麻烦。我们看看代码中需要对数据进行运算操作的地方。

发现排序中只有len(data)，data[j] < data[j-1]，data[j], data[j-1] = data[j-1], data[j]这三种操作 interface 不支持。如果我们让 interface 实现这三个方法不就解决了我的问题了吗？接下来我们通过这种思路修改一下我们的插入排序 。代码如下，

type Data interface {
    Len() int
    Less(i, j int) bool
    Swap(i, j int)
}

func insertionSort(data Data) {
    lo, hi := 0, data.Len() - 1
    for i := lo + 1; i < hi; i++ {
        for j := i; j > lo && data.Less(j, j-1); j-- {
            data.Swap(j, j-1)
        }
    }
}
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我们使用了interface来替代写死的数据类型。如果调用方使用，只要实现 Data 接口就行了。

package main

import (
    "fmt"
)

type Uint32Slice []uint32

func (u Uint32Slice) Len() int {return len(u)}
func (u Uint32Slice) Less(i, j int) bool {return u[i] < u[j]}
func (u Uint32Slice) Swap(i, j int) {u[i], u[j] = u[j], u[i]}

type Float32Slice []float32

func (u Float32Slice) Len() int {return len(u)}
func (u Float32Slice) Less(i, j int) bool {return u[i] < u[j]}
func (u Float32Slice) Swap(i, j int) {u[i], u[j] = u[j], u[i]}


func main()  {
    nums := Uint32Slice{2, 3, 4, 1, 7, 9, 10, 21, 17}
    insertionSort(nums)
    fmt.Println(nums)

    float32Nums := Float32Slice{2, 3, 4, 1, 7, 9, 10, 21, 17}
    insertionSort(float32Nums)
    fmt.Println(float32Nums)
}
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可以验证，结果没有问题。

[1 2 3 4 7 9 10 21 17]
[1 2 3 4 7 9 10 21 17]
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总结

我们通过接口实现了一个支持多种数据类型的插入排序，调用者只需要实现 Data 这个接口就可以使用了，而不用去修改插入排序原有的函数定义。这样使得我们的代码抽象度更高也更灵活，当我们面临类似的需求时，接口就是答案。

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