Go 的多层切片

我是一名程序员，我的工作内容是为美国不同地区的海洋天气预报加载多边形区域（polygons）。这些多边形需要存储在 MongoDB 中，而且还需要作特殊处理。本来也没什么难的，但是每个地区有很多个多边形区域。一个大的多边形区域还包含着 0-n 个多边形，并且它们之间需要维护一定的关系。

看了一会儿问题之后，我意识到我需要创建一个海洋预报地区的切片，每个地区包含一个多边形区域的切片。为了存储每一个多边形环线，我需要一个地理坐标切片。最后，每个坐标需要存储在二维的 float 数组中。

一张图片胜过千言万语 :

存储在 Mongodb 中的数据应该是如下格式的 :

只是看着图表和图片我就晕了。该图描述了如何将切片和对象组合在一起。

图中显示了多边形是如何在 MongoDB 存储的。在坐标下会有多个元素，而每个元素又都有它自己的点集。

我决定写一个测试程序来构造和存储这些数据。

切片用得越多，我就越喜欢它们。这一点我很喜欢：当切片作为函数的参数或者返回值时，我不用亲自去处理引用和内存。切片是一种轻量级的数据结构，可以在函数中安全地传入或者返回。

我一直在想，我需要传递切片的引用，这样就不会在堆栈上复制数据结构。我记得栈上数据结构大小是 24 字节的，我不需要复制抽象层次较低一级的所有数据。

阅读下面两篇文章可以学习到更多关于切片的知识：

• https://www.ardanlabs.com/blog/2013/08/understanding-slices-in-go-programming.html
• https://studygolang.com/articles/14132

让我们看一下在 MongoDB 中数据是如何存储和维护的：

// Polygon defines a set of points that complete a ring
// around a geographic area
type Polygon [][2]float64

// PolygonRings defines a MongoDB Structure for storing multiple polygon rings
type PolygonRings struct {
    Type string           bson:"type"
    Coordinates []Polygon bson:"coordinates"
}

// Represents a marine station and its polygons
type MarineStation struct {
    StationId string      bson:"station_id"
    Polygons PolygonRings bson:"polygons"
}

Polygon 类型表示长度为 2 的 float 数组切片。切片中数组表示多边形的各个端点。

如果你要是想通过 MongoDB 来执行不同多边形区域的地理空间搜索，那么在 MongoDB 中存储多边形区域数据的结构是必须的。

MarineStation 结构体模拟一个单独的站点和对应的多边形区域。

测试代码将创建一个带有两个多边形区域结构的站。然后它会显示一切。让我们来看看如何用切片创建一个海洋站，并创建一个单一的海洋站进行测试：

// Create a nil slice to store the polygon rings
// for the different marine stations
var marineStations []MarineStation

// Create a marine station for AMZ123
marineStation := MarineStation{
    StationId: "AMZ123",
    Polygons: PolygonRings{
        Type: "Polygon",
        Coordinates: []Polygon{},
    },
}

第一行代码创建了一个存储 MarineStation 对象的空切片。然后我们用复合字面量的方式，创建了一个 MarineStation 对象。在这个复合字面量中，我们需要为这个 PolygonRings，创建另一个复合字面量对象 Polygons。在创建的 PolygonRings 对象中，我们为 Coordinates 字段创建空的切片来存储 Polygon 对象。

若要了解复合字面量的更多信息，请查看此文档：

http://golang.org/ref/spec#Composite_literals

现在是时候向 station 添加几个区域数据结构：

// Create the points for the second polygon ring
point1 = [2]float64{-80.4370117189999, 27.7877197270001}
point2 = [2]float64{-80.4376220699999, 27.7885131840001}
point3 = [2]float64{-80.4384155269999, 27.7885131840001}
point4 = [2]float64{-80.4370117189999, 27.7877197270001}

// Create a polygon for this ring
polygon = Polygon{point1, point2, point3, point4}

// Add the polygon to the slice of polygon coordinates
marineStation.Polygons.Coordinates = append(marineStation.Polygons.Coordinates, polygon)

在第二个 polygon 中，有 4 个点而不是 5 个，剩下的最后一件事，就是将 polygon 加入到 stations 切片中，并且展示出来：

// Add the marine station
marineStations = append(marineStations, marineStation)

Display(marineStations)

Display 函数使用关键字 range 来进行遍历所有的切片。

func Display(marineStations []MarineStation) {
    for _, marineStation := range marineStations {
        fmt.Printf("\nStation: %s\n", marineStation.StationId)

        for index, rings := range marineStation.Polygons.Coordinates {
            fmt.Printf("Ring: %d\n", index)

            for _, coordinate := range rings {
                fmt.Printf("Point: %f,%f\n", coordinate[0], coordinate[1])
            }
        }
    }
}

这个方法需要传入一个 MarineStation 切片作为参数。记住，在栈上拷贝的仅仅是切片的结构，而不是切片表示的所有对象。

当我们迭代 MarineStation 对象和组成它的所有切片时，我们得到以下结果：

Station: AMZ123
Ring: 0
Point: -79.729119,26.972940
Point: -80.079953,26.969269
Point: -80.080363,26.970533
Point: -80.081051,26.975004
Point: -79.729119,26.972940
Ring: 1
Point: -80.437012,27.787720
Point: -80.437622,27.788513
Point: -80.438416,27.788513
Point: -80.437012,27.787720

使用切片去解决这个问题是快速的、容易的、高效的。我将这份测试代码复制了一份放在了 [The Go Playground]7 j7m(https://play.golang.org/)。

http://play.golang.org/p/UYO2HIKggy

通过快速构建这个测试应用，让我深深地感觉到切片具有很大的优点。它可以使你开发更高效，代码更健壮。你不必担心内存管理，你可以通过切片的引用，在函数数据传递时传递较大的数据。花一些时间去学习在代码中使用切片，你会很有收获。