Rust语言教程(3) - 数组与向量
Rust语言教程(3) - 数组与向量
上一节我们采摘了不少低矮的果实,将其它语言学到的知识迁移到Rust 中来。这一节我们仍然继续采摘。
在数据结构中,最经常使用的就是定长的数组和变长的向量。
数组
Rust的数组除了是把类型和长度放在一个方括号里之外,没有什么特别的。我们直接上例子:
let mut a_101 : [i32;3] = [0,0,0];a_101[0] = 1;println!("{:?}",a_101);
如果数组比较长,列举起来比较麻烦,可以采用"[值|长度]"这样的格式来进行初始化:
let mut a_102 : [i64;100] = [0i64;100];a_102[99] = 100_i64;println!("{:?}",a_102);
切片
我们可以使用切片来对数组的内容进行操作。切片默认不能修改数据,所以也不需要获取所有权,使用起来跟我们熟悉的语言差不多。
可以采用"[n…]"的方式,取从第n个元素开始到结尾的切片。
例:
let a_103 = &a_102[1..];println!("{:?}",a_103);
这样a_103获取的是一个99个元素的切片。
虽然a_102数组本身是mut可以修改的,但是切片a_103是只读的。
比如我们想给a_103中的下标赋值,就会报错:
174 | a_103[0] = 1;| ^^^^^^^^^^^^ `a_103` is a `&` reference, so the data it refers to cannot be written
解决方案也很简单,给切片也加上mut就好了。我们看个例子:
let a_104 = &mut a_102[..10];a_104[0] = 0xFF;println!("{:?}",a_104);
输出结果为:
[255, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
多维数组
数组的元素仍然可以是数组,这样就构成了多维数组。
比如我们先来一个二维的:
let mut a_105 = [[1,2],[3,4]];
我们再堆一个三维的:
let mut a_106 : [[[i32;2];2];2] = [[[0x55AA;2];2];2];println!("{:?}",a_106);
输出结果为:
[[[21930, 21930], [21930, 21930]], [[21930, 21930], [21930, 21930]]]
元素的访问方法也是我们熟悉的方式,我们来看个例子:
let mut a_105 = [[1,2],[3,4]];a_105[0]= [5,5];a_105[1][1] = 1i32;println!("{:?}",a_105);let mut a_106 : [[[i32;2];2];2] = [[[0x55AA;2];2];2];a_106[0][0][0]= 0x10;println!("{:?}",a_106);
输出结果为:
[[5, 5], [3, 1]]
[[[16, 21930], [21930, 21930]], [[21930, 21930], [21930, 21930]]]
向量
数组一旦在编译期确定,容量就不可变。如果需要动态增删元素,可以使用向量。
向量使用起来很方便,通过vec!宏就可以生成一个空的容器,然后用push方法添加新元素。
我们看个例子:
let mut vec1 = vec!();vec1.push(1);vec1.push(2);println!("{:?}",vec1);
输出结果为:
[1, 2]
我们也可以使用序列来生成向量:
let mut vec2 :Vec<i32> = (1..=10).collect();println!("{:?}",vec2);
输出结果为:
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
向量的长度和容量
与大家可能使用过的容器类似,Rust的向量也有长度和容量两个属性。长度表示当前容器中的元素数量,而容量表示最大容纳的元素数。
我们把上面例子中的向量的长度和容量打印一下:
let mut vec1 = vec!();vec1.push(1);vec1.push(2);println!("{:?} {} {}",vec1, vec1.len(),vec1.capacity());
我们使用vec!宏而不是直接调用Vec::new其实就隐含了预分配容量的考虑。
如果我们想手动设置初始的容量的话,可以使用Vec的with_capacity方法。
let mut vec3 = Vec::with_capacity(10);
如果想把容量变小,可以再调用truncate方法将其变小,多余的数据将被抛弃。如果truncate的大小超过当前容量,则什么也不会发生。
let mut vec3 = Vec::with_capacity(10);vec3.push(-1.0);vec3.truncate(2);println!("{:?}",vec3);
向量的切片
向量同样可以用切片进行访问和修改元素,我们看个例子:
let vs1 = &mut vec1;vs1[0] = 100;println!("{:?}",vs1);
向量的插入
向量作为一个动态数据结构,当然不只是从末端插入这一种做法,可以从任意位置使用insert方法添加元素。
例:
vec1.insert(0,100);
向量删除元素
有push,对应就有pop,删除末尾的元素。
我们还以之前的例子为例,pop会将最后push进来的2给pop出来:
let mut vec1 = vec!();vec1.push(1);vec1.push(2);vec1.insert(0,100);let e1 = vec1.pop();println!("{:?} {} {}",vec1, vec1.len(),vec1.capacity());println!("{:?}",e1);
输出结果为:
[100, 1] 2 4
Some(2)
Some是可选对象,熟悉ocaml的同学应该不陌生,这是一种支持可能为空的结构。
对应于insert的是remove方法,可以指定删除某一位置上的元素。
例:
vec1.remove(1);
与pop不同的是, remove并不返回被删除的对象,删了就是没了。
最后是clear方法,将所有元素都清除掉,恢复成空向量:
vec1.clear()
只保留符合条件的元素
向量提供了retain方法用于只保留符合条件的元素。
比如我们只想保留偶数:
let mut vec2 :Vec<i32> = (1..=10).collect();vec2.retain(|&x| x % 2 == 0);println!("{:?}",vec2);
输出结果为:
[2, 4, 6, 8, 10]
交换元素
Vec支持swap方法用于交换两个位置上的元素:
let mut vec2 :Vec<i32> = (1..=10).collect();vec2.retain(|&x| x % 2 == 0);vec2.swap(1,2);println!("{:?}",vec2);
输出结果就变成:
[2, 6, 4, 8, 10]
反转
Vec支持reverse方法将列表反序,我们还在上面的例子上改造:
let mut vec2 :Vec<i32> = (1..=10).collect();vec2.retain(|&x| x % 2 == 0);vec2.swap(1,2);vec2.reverse();println!("{:?}",vec2);
输出的结果变成:
[10, 8, 4, 6, 2]
排序
Vec支持sort方法对向量进行排序,目前的实现方法是归并排序的一种timsort。这是一种稳定排序,也就是对于值相同的元素,它们之间的原始顺序不会改变。
let mut vec2 :Vec<i32> = (1..=10).collect();vec2.retain(|&x| x % 2 == 0);vec2.swap(1,2);vec2.reverse();vec2.sort();println!("{:?}",vec2);
结果又恢复成了[2, 6, 4, 8, 10]。
如果想用快速排序这种不稳定排序的话,Vec也支持一种快速排序的变种unstable_sort方法。这是结合了随机化快速排序和堆排序的一种排序方法,有兴趣的同学可以看下原理:https://github.com/orlp/pdqsort。
例:
vec2.sort_unstable();
这里需要注意一点Rust特色的东西,就是浮点数不能直接调用上面的两个排序方法。因为浮点数中有NaN,而NaN是没有偏序关系的。
口说无凭,我们实际来看一下:
let mut vec_f = vec!();let mut v_1 = 1.0f64;for i in 1..=10 {vec_f.push(v_1);v_1 += 1.0;}vec_f.sort();
运行结果如下:
error[E0277]: the trait bound `f64: Ord` is not satisfied--> src/main.rs:222:11|
222 | vec_f.sort();| ^^^^ the trait `Ord` is not implemented for `f64`
sort需要Ord trait,而f64类型因为NaN的缘故实现不了Ord trait. trait可以先理解为其它语言中的接口或者抽象类。
这咋办呢?特事特办。针对浮点数的集合来说,偏序是实现不了的,但是针对要排序的向量,只要其中不含NaN,我们就可以对其进行排序:
let mut vec_f = vec!();let mut v_1 = 1.0f64;for i in 1..=10 {vec_f.push(v_1);v_1 += 1.0;}vec_f.sort_by(|a, b| b.partial_cmp(a).unwrap());println!("{:?}",vec_f);
输出结果为:
[10.0, 9.0, 8.0, 7.0, 6.0, 5.0, 4.0, 3.0, 2.0, 1.0]
小结
上节我们学习了Rust的基本类型和流程控制语句,加上本节的不可变和可变两种容器数组和向量,有很多逻辑上的代码已经可以开始写了。而且应该还很舒适,没有太体会到Rust与其它语言的不同。
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