Golang sort包Search函数源码分析

此文转载自：https://blog.csdn.net/luyuan492/article/details/110450704

首先放今天的力扣打卡题。

在第一次做的过程中，我忽略了“升序排列”这个条件，没有使用二分。
由于是最近才刚开始学golang，所以很有兴趣的在这道题里使用了go的大杀器——goroutine。思路就是使用两个goroutine，一个从头到尾遍历数组，找出开始位置，一个倒序遍历数组，找到结束位置。
代码如下：

func searchRange(nums []int, target int) []int {
	//使用WaitGroup控制goroutine
	var wg sync.WaitGroup
	//wg加入两个任务
	wg.Add(2)
	length := len(nums)
	//将start end直接赋值-1 当找不到时直接返回
	start := -1
	end := -1
	//第一个goroutine
	go func() {
		//函数运行结束后wg任务-1
		defer wg.Done()
		//正序遍历数组，找到start就跳出
		for i := 0; i < length; i++ {
			if nums[i] == target {
				start = i
				break
			}
		}
	}()
	go func() {
		defer wg.Done()
		//倒序遍历数组，找到end就跳出
		for i := length-1; i >= 0; i-- {
			if nums[i] == target {
				end = i
				break
			}
		}
	}()
	//wg一直等待两个任务结束
	wg.Wait()
	return []int{start,end}
}

由于go出色的性能，结果还是挺令人满意。

在完成这道题后，我去看了看题解，这才发现数组是有序的，可以使用二分法完成。
而官方的Go题解非常简练优雅。
这里放上代码并加上注释。

func searchRange(nums []int, target int) []int {
	/*
	SearchInts函数会返回数组中target第一次出现的位置。
	如果没有找到，则会返回数组长度n。
	*/
	
	//找起始位置
	leftmost := sort.SearchInts(nums, target)
	if leftmost == len(nums) || nums[leftmost] != target {
		return []int{-1, -1}
	}
	//结束位置（这里是找target+1，比target大一的数字的起始位置就在target结束位置的右边）
	rightmost := sort.SearchInts(nums, target + 1) - 1
	return []int{leftmost, rightmost}
}

其中使用到了SearchInts这个函数。
跟踪进去，发现它调用了sort包下的Search函数。
这里对这个使用二分进行查找的函数进行分析。

func Search(n int, f func(int) bool) int {
	i, j := 0, n
	for i < j {
		/*
		这里使用了移位操作，其结果与(i+j)/2一样。
		uint是无符号的int，范围是2^32即0到4294967295。使用uint可以避免因为i+j太大而造成的溢出
		*/
		h := int(uint(i+j) >> 1)
		// 如果f(h)返回false，说明从i到h中没有目标值。这时更新i为h+1 从原先的i到现在的i之间的数就不会再次扫描了 
		//相反的，如果f(h)返回true，说明从i到h中有目标值。这时更新j为 h
		if !f(h) {
			i = h + 1 
		} else {
			j = h // preserves f(j) == true
		}
	}
	//当 i==j 时，说明找到了（或者找完了但是没有找到，这时返回的是数组长度）
	return i
}

在阅读这段简单的源码时，其中的移位操作很有趣。在此之前，我并不知道还可以使用移位来进行/2的操作。其中原理也很简单：
在二进制中，每一位等于前面所有位的值之和再加一。
例如，7位二进制的最大值为1111111，即127。
给它加一即为10000000,128。

因此，对数字向右移位一位，就是其/2的结果。

而在查资料的时候，发现移位实现的乘除法比直接乘除的效率高很多。
总结：
1.遇到查找有序数组中的元素的时候应该反应出来使用二分。
2.遇到需要大量进行乘除法的操作时，考虑使用移位。