Solidity极简入门: 10. 控制流,用solidity实现插入排序
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April 12th, 2022

我最近在重新学solidity,巩固一下细节,也写一个“Solidity极简入门”,供小白们使用(编程大佬可以另找教程),每周更新1-3讲。

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这一讲,我们将介绍solidity中的控制流,然后讲如何用solidity实现插入排序(InsertionSort),一个看起来简单,但实际上很容易写出bug的程序。

控制流
Solidity的控制流与其他语言类似,主要包含以下几种:

  1. if-else
function ifElseTest(uint256 _number) public pure returns(bool){
    if(_number == 0){
	return(true);
    }else{
	return(false);
    }
}
  1. for循环
function forLoopTest() public pure returns(uint256){
    uint sum = 0;
    for(uint i = 0; i < 10; i++){
	sum += i;
    }
    return(sum);
}
  1. while循环
function whileTest() public pure returns(uint256){
    uint sum = 0;
    uint i = 0;
    while(i < 10){
	sum += i;
	i++;
    }
    return(sum);
}
  1. do-while循环
function doWhileTest() public pure returns(uint256){
    uint sum = 0;
    uint i = 0;
    do{
	sum += i;
	i++;
    }while(i < 10);
    return(sum);
}
  1. 三元运算符
    三元运算符是solidity中唯一一个接受三个操作数的运算符,规则条件? 条件为真的表达式:条件为假的表达式。 此运算符经常用作 if 语句的快捷方式。
// 三元运算符 tenary/conditional operator
function tenaryTest(uint256 x, uint256 y) public pure returns(uint256){
    // return the max of x and y
    return x >= y ? x: y; 
}

另外还有continue(立即进入下一个循环)和break(跳出当前循环)关键字可以使用。

solidity实现插入排序

写在前面:90%以上的人用solidity写插入算法都会出错。

插入排序

排序算法解决的问题是将无序的一组数字,例如[2, 5, 3, 1],从小到大一次排列好。插入排序(InsertionSort)是最简单的一种排序算法,也是很多人学习的第一个算法。它的思路很简答,从前往后,依次将每一个数和排在他前面的数字比大小,如果比前面的数字小,就互换位置。示意图:

插入排序
插入排序

python代码

我们可以先看一下插入排序的python代码:

# Python program for implementation of Insertion Sort
def insertionSort(arr):
	for i in range(1, len(arr)):
		key = arr[i]
		j = i-1
		while j >=0 and key < arr[j] :
				arr[j+1] = arr[j]
				j -= 1
		arr[j+1] = key

改写成solidity后有BUG

一共8行python代码就可以完成插入排序,非常简单。那么我们将它改写成solidity代码,将函数,变量,循环等等都做了相应的转换,只需要9行代码:

    // 插入排序 错误版
    function insertionSortWrong(uint[] memory a) public pure returns(uint[] memory) {
        
        for (uint i = 1;i < a.length;i++){
            uint temp = a[i];
            uint j=i-1;
            while( (j >= 0) && (temp < a[j])){
                a[j+1] = a[j];
                j--;
            }
            a[j+1] = temp;
        }
        return(a);
    }

那我们把改好的放到remix上去跑,输入[2, 5, 3, 1]。BOOM!有bug!改了半天,没找到bug在哪。我又去google搜”solidity insertion sort”,然后发现网上用solidity写的插入算法教程都是错的,比如:Sorting in Solidity without Comparison

正确的solidity插入排序

花了几个小时,在Dapp-Learning社群一个朋友的帮助下,终于找到了bug所在。solidity中最常用的变量类型是uint,也就是正整数,取到负值的话,会报underflow错误。而在插入算法中,变量j有可能会取到-1,引起报错。

这里,我们需要把j加1,让它无法取到负值。正确代码:

    // 插入排序 正确版
    function insertionSort(uint[] memory a) public pure returns(uint[] memory) {
        // note that uint can not take negative value
        for (uint i = 1;i < a.length;i++){
            uint temp = a[i];
            uint j=i;
            while( (j >= 1) && (temp < a[j-1])){
                a[j] = a[j-1];
                j--;
            }
            a[j] = temp;
        }
        return(a);
    }

运行后的结果:

"输入[2,5,3,1] 输出[1,2,3,5]

总结

这一讲,我们介绍了solidity中控制流,并且用solidity写了插入排序。看起来很简单,但实际很难。这就是solidity,坑很多,每个月都有项目因为这些小bug损失几千万甚至上亿美元。掌握好基础,不断练习,才能写出更好的solidity代码。

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