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Golang TDD实践报告：快速排序Quick Sort

编程日记 2024-02-02 21:30:00

Golang TDD实践报告：快速排序Quick Sort 【阅读时间：约5分钟】

0.项目需求
1.编写符合项目输入输出的一个测试
2.尝试运行测试
3.先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来
4.编写足够的代码以使测试通过
5.重构编写完整的代码以提高效率
6.基准测试

TDD是测试驱动开发（Test-Driven Development）的英文简称，是敏捷开发中的一项核心实践和技术，也是一种设计方法论。
TDD设计周期如下（假设项目需求已知）：
①编写符合项目输入输出的一个测试
②尝试运行测试
③先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来
④编写足够的代码以使测试通过
⑤重构编写完整的代码以提高效率
⑥基准测试

在之前的C/C++编程中学习了许多有用的算法，比如排序算法。
最近笔者在入门Golang的开发应用，在掌握基本语法后感觉还是缺少了些东西，于是想尝试通过TDD设计风格来逐步实现一个常用的排序算法——快速排序（Quick Sort）算法。

0.项目需求

项目需求：设计一个名为QuickSort的函数，实现快速排序算法。
用法：给定一个长度（如L=10）的整数数组，调用QuickSort函数将其排序为数值从小到大的数组。

1.编写符合项目输入输出的一个测试

创建文件夹quicksort，将其作为项目目录。
在 QuickSort_test.go 中：

package quicksortimport "testing"func TestQuickSort(t *testing.T) {arr0 := []int{1, 9, 2, 8, 3, 7, 4, 6, 5, 0}arr1 := []int{1, 9, 2, 8, 3, 7, 4, 6, 5, 0}got := QuickSort(arr1, 0, 9)want := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}for i := 0; i < 10; i++ {if got[i] != want[i] {t.Errorf("\n got %v\n want %v\n given %v", got, want, arr0)break}}
}

也上面的迭代可以改为更为简洁的形式，导入import "reflect"并使用reflect.DeepEqual(got, want)比较即可：

package quicksortimport ("reflect""testing"
)func TestQuickSort(t *testing.T) {arr0 := []int{1, 9, 2, 8, 3, 7, 4, 6, 5, 0}arr1 := []int{1, 9, 2, 8, 3, 7, 4, 6, 5, 0}got := QuickSort(arr1, 0, 9)want := []int{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}if !reflect.DeepEqual(got, want) {t.Errorf("\n got %v\n want %v\n given %v", got, want, arr0)}
}

2.尝试运行测试

在项目目录下，使用go test指令运行测试，报错信息如下：

[henryhzy@localhost quicksort]$ go test
# github.com/user/quicksort [github.com/user/quicksort.test]
./QuickSort_test.go:9:2: undefined: QuickSort
FAIL	github.com/user/quicksort [build failed]

3.先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来

在 QuickSort.go 中：

package quicksortfunc QuickSort(arr []int, l, r int) ([]int){return arr
}

再次在项目目录下，使用go test指令运行测试，报错信息如下：

[henryhzy@localhost quicksort]$ go test
--- FAIL: TestQuickSort (0.00s)QuickSort_test.go:14: got [1 9 2 8 3 7 4 6 5 0]want [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]given [1 9 2 8 3 7 4 6 5 0]
FAIL
exit status 1
FAIL	github.com/user/quicksort	0.002s

4.编写足够的代码以使测试通过

在 QuickSort.go 中：

package quicksortfunc QuickSort(arr []int, l, r int) []int {Sort(arr, l, r)return arr
}func Sort(arr []int, l, r int) {if l >= r {return}i := Partition(arr, l, r)Sort(arr, l, i-1)Sort(arr, i+1, r)
}func Partition(arr []int, l, r int) int {i, j, key := l, r, arr[l]for i < j {for i < j && arr[j] > key {j--}arr[i] = arr[j]for i < j && arr[i] < key {i++}arr[j] = arr[i]}arr[i] = keyreturn i
}

在项目目录下，使用go test指令运行测试，提示正确的信息如下：

[henryhzy@localhost quicksort]$ go test
PASS
ok  	github.com/user/quicksort	0.002s

5.重构编写完整的代码以提高效率

考虑到每次递归调用Sort函数时，每个Sort函数都需要调用一次Partition函数，而事实上Partition函数可以融合到Sort函数中，从而减少函数调用的时间，提高了代码的运行效率。

在 QuickSort.go 中：

package quicksortfunc QuickSort(arr []int, l, r int) []int {Sort(arr, l, r)return arr
}func Sort(arr []int, l, r int) {if l >= r {return}i, j, key := l, r, arr[l]for i < j {for i < j && arr[j] > key {j--}if i<j {arr[i] = arr[j]i++}for i < j && arr[i] < key {i++}if i<j {arr[j] = arr[i]j--}}arr[i] = keySort(arr, l, i-1)Sort(arr, i+1, r)
}

在项目目录下，使用go test指令运行测试，提示正确的信息如下：

[henryhzy@localhost quicksort]$ go test
PASS
ok  	github.com/user/quicksort	0.002s

6.基准测试

func BenchmarkQuickSort(b *testing.B) {arr:= [10]int{1, 9, 2, 8, 3, 7, 4, 6, 5, 0}for i := 0; i < b.N; i++ {QuickSort(arr, 0, 9)}
}

在项目目录下，使用“go test -bench=.”指令运行基准测试，其结果如下：

[henryhzy@localhost quicksort]$ go test -bench=.
goos: linux
goarch: amd64
pkg: github.com/user/quicksort
BenchmarkQuickSort 	 8373924	       162 ns/op
PASS
ok  	github.com/user/quicksort	1.505s

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