前言
Java 内置了丰盛的容器类，不同容器用于解决各种业务场景。 Go 尽管语言设计上和 Java 有很多类似的中央， 但原生并没有反对太多容器类的数据结构，只有 map 和 slice。规范库的 container package 对容器数据结构做了扩大，反对堆（Heap）、链表（LinkedList） 和循环链表（Circular List）3个容器。
容器
相熟 C++ 和 Java 对容器应该都有清晰的理解， 它是古代编程实际中不可或缺的一部分，具备多种形式， 个别被形容为具备操作容器内容的办法的对象。Go 提供的根本容器次要有6个：
内置容器：
- map: 关联容器
- slice： 动静扩容的程序容器
- channels：队列
container规范库（
pkg/container）:- list：链表容器
- ring：循环链表容器
- heap： 堆容器，提供 heap 的实现
slice 、map 和 channel 是 Go 最常见、也是内置的容器数据结构，其余容器都在规范库的 container 包下。在应用 container 三个容器的时候，不用再费神实现数据结构相干的算法。同时，因为container 提供的容器反对的入参类型都是 interface{}， 所以只有实现了容器的 interface, 就能够解决任何类型的值。
container/list
链表容器 list 的代码是一个双向链表的实现。list 保护两个构造体：Element 和 List：
// Element is an element of a linked list.type Element struct { // Next and previous pointers in the doubly-linked list of elements. // To simplify the implementation, internally a list l is implemented // as a ring, such that &l.root is both the next element of the last // list element (l.Back()) and the previous element of the first list // element (l.Front()). next, prev *Element // The list to which this element belongs. list *List // The value stored with this element. Value interface{}}// List represents a doubly linked list.// The zero value for List is an empty list ready to use.type List struct { root Element // sentinel list element, only &root, root.prev, and root.next are used len int // current list length excluding (this) sentinel element}当通过 list.New() 创立一个 list 时，会初始化一个 Element 作为 Root Pointer，它要么指向列表的初始元素，要么为 nil。每一个 Element 除了数据字段Value外,还有 prev 和 next 别离指向 间接前驱 和 间接后继， 来容许用户在 list 中前后挪动元素。
list 容器反对的办法如下：
type Element func (e *Element) Next() *Element func (e *Element) Prev() *Elementtype List func New() *List func (l *List) Back() *Element // 最初一个元素 func (l *List) Front() *Element // 第一个元素 func (l *List) Init() *List // 链表初始化 func (l *List) InsertAfter(v interface{}, mark *Element) *Element // 在某个元素后插入 func (l *List) InsertBefore(v interface{}, mark *Element) *Element // 在某个元素前插入 func (l *List) Len() int // 在链表长度 func (l *List) MoveAfter(e, mark *Element) // 把 e 元素挪动到 mark 之后 func (l *List) MoveBefore(e, mark *Element) // 把 e 元素挪动到 mark 之前 func (l *List) MoveToBack(e *Element) // 把 e 元素挪动到队列最初 func (l *List) MoveToFront(e *Element) // 把 e 元素挪动到队列最头部 func (l *List) PushBack(v interface{}) *Element // 在队列最初插入元素 func (l *List) PushBackList(other *List) // 在队列最初插入接上新队列 func (l *List) PushFront(v interface{}) *Element // 在队列头部插入元素 func (l *List) PushFrontList(other *List) // 在队列头部插入接上新队列 func (l *List) Remove(e *Element) interface{} // 删除某个元素上面是 list 的一个简略例子：
package mainimport ( "container/list" "fmt")func main() { // Create a new list and put some numbers in it. l := list.New() e4 := l.PushBack(4) e1 := l.PushFront(1) l.InsertBefore(3, e4) l.InsertAfter(2, e1) // Iterate through list and print its contents. for e := l.Front(); e != nil; e = e.Next() { fmt.Printf(".2d",e.Value) }}这段代码的输入是： 1234。在初始化 list 后，在尾结点插入4，在头结点插入1；再在4前插入3，在1后插入2，所以后果是1234。
list 在插入、删除数据的工夫复杂度在 $O(1)$； 随机查找效率较低，为 $O(N)$ （slice 随机查找的工夫效率为 $O(1)$）
链表容器常见的利用场景是用于做 LRU 缓存。
container/ring
循环链表容器 ring 是一个没有头节点和尾节点的链表，这里能够看成是一个简化版的 list。ring 保护一个构造体 Ring:
// A Ring is an element of a circular list, or ring.// Rings do not have a beginning or end; a pointer to any ring element// serves as reference to the entire ring. Empty rings are represented// as nil Ring pointers. The zero value for a Ring is a one-element// ring with a nil Value.//type Ring struct { next, prev *Ring Value interface{} // for use by client; untouched by this library}但跟 list 不同的是 ring 的办法是不一样的：
type Ring func New(n int) *Ring // 初始化环 func (r *Ring) Do(f func(interface{})) // 循环环进行操作 func (r *Ring) Len() int // 环长度 func (r *Ring) Link(s *Ring) *Ring // 连贯两个环 func (r *Ring) Move(n int) *Ring // 指针从以后元素开始向后挪动或者向前（n 能够为正数） func (r *Ring) Next() *Ring // 以后元素的下个元素 func (r *Ring) Prev() *Ring // 以后元素的上个元素 func (r *Ring) Unlink(n int) *Ring // 从以后元素开始，删除 n 个元素上面是 ring 的一个简略例子：
package mainimport ( "container/ring" "fmt")func main() { // Create a new ring of size 5 r := ring.New(5) // Get the length of the ring n := r.Len() // Initialize the ring with some integer values for i := 0; i < n; i++ { r.Value = i r = r.Next() } // Iterate through the ring and print its contents r.Do(func(p interface{}) { fmt.Printf("%d", p.(int)) })}这段代码的输入是01234。 在初始化 ring 后， 对每个元素的 Value 赋值， 因为 ring 提供 Do 办法，所以遍历到以后元素的是时候，执行 Print 函数打印后果。
从 ring 的实现上能够晓得相干操作的工夫复杂度在$O(N)$。因为 ring 节点没有头尾辨别和 FIFO 的个性，所以一个能用到的利用场景是环形缓冲区：在不生产资源的状况下提供对缓冲区的互斥拜访 。
container/heap
堆（Heap）就是用数组实现的齐全二叉树。依据堆的个性能够分为两种：最大堆和最小堆，两者的区别在于节点的排序形式上：
- 在最大堆中，父节点的值比每一个子节点的值都要大，堆最大元素在 root 节点
- 在最小堆中，父节点的值比每一个子节点的值都要小， 堆最小元素在 root 节点
Go 的堆容器 heap 在实现上是一个最小堆，heap 保护一个 Interface 接口：
// Note that Push and Pop in this interface are for package heap's// implementation to call. To add and remove things from the heap,// use heap.Push and heap.Pop.type Interface interface { sort.Interface Push(x interface{}) // add x as element Len() Pop() interface{} // remove and return element Len() - 1.}除了 出堆办法Push()和 入堆办法push()， Interface 内联了 sort.Interface, 它实现了三个办法：
// A type, typically a collection, that satisfies sort.Interface can be// sorted by the routines in this package. The methods require that the// elements of the collection be enumerated by an integer index.type Interface interface { // Len is the number of elements in the collection. Len() int // Less reports whether the element with // index i should sort before the element with index j. Less(i, j int) bool // Swap swaps the elements with indexes i and j. Swap(i, j int)只有实现了 Interface 办法的数据类型， 就满足构建最小堆条件：
!h.Less(j, i) for 0 <= i < h.Len() and 2*i+1 <= j <= 2*i+2 and j < h.Len()
通过 heap.Init() 函数构建一个最小堆（按先序遍历排序的 slice），外部实现的 up() 和 down() 别离来对 堆来进行 上调整 和 下调整。
Push()：当往堆中插入一个元素的时候，这个元素插入到最右子树的最初一个节点中，而后调用up()向上保障最小堆。Pop()：当要从堆中推出一个元素的时候，先把这个元素和右子树最初一个节点替换，而后弹出最初一个节点，而后对 root 调用down()，向下保障最小堆。
heap 容器反对的办法如下：
func Fix(h Interface, i int) // 在 i 地位更新数据，重建最小堆func Init(h Interface) // 初始化，把 h 构建成最小堆 func Pop(h Interface) interface{} // 出堆操作func Push(h Interface, x interface{}) // 入堆操作func Remove(h Interface, i int) interface{} // 移除第 i 个元素上面是应用 heap 容器的一个例子， 构建一个优先级队列 pq：
package mainimport ( "container/heap" "fmt")type PriorityQueue []*Itemfunc (pq PriorityQueue) Len() int { return len(pq) }func (pq PriorityQueue) Less(i, j int) bool { return pq[i].priority > pq[j].priority }func (pq PriorityQueue) Swap(i, j int) { pq[i], pq[j] = pq[j], pq[i] pq[i].index = i pq[j].index = j}func (pq *PriorityQueue) Push(x interface{}) { n := len(*pq) item := x.(*Item) item.index = n *pq = append(*pq, item)}func (pq *PriorityQueue) Pop() interface{} { old := *pq n := len(old) item := old[n-1] old[n-1] = nil // avoid memory leak item.index = -1 // for safety *pq = old[0 : n-1] return item}func (pq *PriorityQueue) update(item *Item, value string, priority int) { item.value = value item.priority = priority heap.Fix(pq, item.index)}func main() { items := map[string]int{ "banana": 3, "apple": 2, "pear": 4, } pq := make(PriorityQueue, len(items)) i := 0 for value, priority := range items { pq[i] = &Item{ value: value, priority: priority, index: i, } i++ } heap.Init(&pq) // insert a new item item := &Item{ value: "orange", priority: 1, } heap.Push(&pq, item) pq.update(item, item.value, 5) fmt.Printf("\nheap length: %d\n", len(pq)) for pq.Len() > 0 { i := heap.Pop(&pq).(*Item) fmt.Printf("%.2d:%s\t", i.priority, i.value) } fmt.Printf("\nheap length: %d\n", len(pq))}这段代码的输入是05:orange 04:pear 03:banana 02:apple。 首先是定义一个 PriorityQueue的构造体数组作为队列，有个 priority字段标识优先级，在 Less() 办法里比拟两个元素的优先级，队列 update()用于更新元素的优先级。而后每次在执行 heap.Pop(&pq).(*Item)操作，会把最小堆里高priority元素出堆。
heap 在初始化的时候，工夫复杂度在 $O(N)$；入堆、出堆、挪动元素和重建最小堆的工夫复杂度都是 $O(logN)$
堆容器在理论利用上是比拟常见的， 在生产上常常用于实现优先级队列 和 高性能定时器。
小结
本文次要梳理了 Go 的 容器数据结构，剖析规范库里 container包实现的三个容器：list、ring 还有较简单的 heap， 介绍它们的实现、个性和应用场景。尽管 slice 和 map 作为在 Go 中是常常被应用到的容器，但如果在理论开发中发现这两个数据结构并不满足咱们的需要，能够在 pkg/container 下搜寻是否有可用到的数据结构。
参考
- container pkg
- Go Containers Explained In Color
- container — 容器数据类型：heap、list 和 ring
- Go Containers
- 堆 heap
- 数据后果--容器（汇合)
- 数据结构：堆
- 数据结构|双向链表简略实现和图示