Сегмент utils - как эффективно работать с библиотекой utils-segment

05 января 2026

Автор

Олег Марков

Введение

Сегментирование данных — одна из базовых задач в современных приложениях. Вы постоянно делите пользователей на группы, режете временные ряды на интервалы, выделяете фрагменты текста или формируете выборки по условиям. В какой‑то момент такие операции начинают повторяться из проекта в проект, и возникает соблазн вынести их в универсальную утилитную библиотеку.

Здесь на сцену выходит модуль Сегмент utils — условно назовем его utils-segment. Это набор вспомогательных функций и типов, которые помогают работать с сегментами:

диапазонами чисел (например, ID пользователей или временные метки);
текстовыми диапазонами (позиции в строке, смещения в байтах или runes);
обобщенными сегментами с произвольным типом границ.

В статье вы увидите, как удобно описывать сегменты через единый интерфейс, как безопасно их объединять, пересекать, вычитать и использовать в фильтрации коллекций. Я покажу вам основы, а также более практичные сценарии, чтобы вы могли быстро встроить utils-segment в свой код.

Давайте по шагам разберем, как это устроено.

Базовые понятия и модель сегмента

Что такое сегмент в контексте utils-segment

Сегмент — это отрезок на оси значений. Чаще всего это:

числовой интервал (например, [10, 20) — все значения >= 10 и < 20);
диапазон индексов массива или строки;
интервал времени (например, минутные, часовые или дневные окна).

Важно, что utils-segment:

Явно фиксирует тип границ.
Определяет, какие границы включены, а какие нет.
Предоставляет единый API для проверки принадлежности значения, пересечения, объединения и т. д.

Обычно в таких библиотеках используется структура вида:

// Segment описывает интервал [Start, End)
// Важно - начало включительно, конец не включительно.
type Segment[T constraints.Ordered] struct {
    Start T // Левая граница интервала - включительно
    End   T // Правая граница интервала - не включительно
}

Смотрите, я сразу добавил комментарии, чтобы вам было проще понять, как трактуются границы. Такой полузакрытый интервал [Start, End) часто используется, потому что он хорошо сочетается с индексами срезов и упрощает логику объединения и пересечения.

Инварианты сегмента

Чтобы сегменты работали корректно, библиотека обычно накладывает несколько правил:

Start <= End — сегмент не может иметь отрицательную длину.
Пустой сегмент — это Start == End.
Для интервала [a, b) элемент x принадлежит сегменту, если a <= x && x < b.

При работе с utils-segment проверка инвариантов либо происходит в конструкторе, либо явно документируется как ответственность разработчика. Давайте посмотрим на типичный конструктор.

// NewSegment создает новый сегмент [start, end).
// Если start > end - вернет ошибку.
func NewSegment[T constraints.Ordered](start, end T) (Segment[T], error) {
    if start > end {
        // Здесь мы явно защищаемся от некорректного интервала
        return Segment[T]{}, fmt.Errorf("start > end")
    }
    return Segment[T]{Start: start, End: end}, nil
}

Как видите, мы сразу фиксируем два ключевых свойства: типизированность границ и проверку корректности диапазона при создании.

Типы границ и поддерживаемые значения

В большинстве реализаций подобной утилиты используются generic-типы (через constraints.Ordered), что позволяет использовать любой упорядочиваемый тип: числа, строки, время.

Примеры возможных сегментов:

Segment[int] — целочисленные индексы, ID, порядковые номера.
Segment[float64] — вещественные величины, измерения.
Segment[time.Time] — временные интервалы.
Segment[string] — лексикографические диапазоны (например, ключи в БД).

Смотрите, как это может выглядеть в простом коде:

// Сегмент ID пользователей [1000, 2000)
userIDSegment, _ := NewSegment[int](1000, 2000)

// Временной сегмент - один час
start := time.Date(2025, 1, 1, 10, 0, 0, 0, time.UTC)
end := start.Add(time.Hour)
hourSegment, _ := NewSegment[time.Time](start, end)

Здесь основная идея — иметь один общий интерфейс для самых разных задач.

Создание и инициализация сегментов

Основные способы создания сегмента

Чаще всего в utils-segment есть несколько способов создать сегмент:

Через конструктор с проверками.
Через “сырой” инициализатор (без проверок).
Через вспомогательные функции для популярных типов.

Давайте разберемся на примере.

// 1. Безопасный конструктор с проверкой инвариантов
seg, err := NewSegment[int](10, 20)
if err != nil {
    // Здесь обрабатываем ошибку - например, логируем или возвращаем дальше
}

// 2. Прямой литерал структуры - без проверки
// Используйте его только если уверены в корректности данных.
rawSeg := Segment[int]{Start: 10, End: 20}

// 3. Вспомогательные функции - создают частоиспользуемые сегменты.
func NewOpenEndedRight[T constraints.Ordered](start T) Segment[T] {
    // Сегмент [start, +∞) - правая граница не ограничена
    return Segment[T]{Start: start, End: maxValue[T]()}
}

Здесь я показываю, как может выглядеть API с разными уровнями безопасности. В реальной библиотеке имя и конкретный набор функций могут отличаться, но концептуально подход похожий.

Пустые и специальные сегменты

В utils-segment обычно есть понятие “пустого” сегмента. Это интервал, длина которого равна нулю.

// EmptySegment создает пустой сегмент [x, x)
func EmptySegment[T constraints.Ordered](x T) Segment[T] {
    // Здесь начало и конец совпадают, значит внутри нет ни одного элемента
    return Segment[T]{Start: x, End: x}
}

Пустые сегменты удобно использовать:

как “нейтральный” элемент при последовательных операциях;
как результат отсутствия пересечения;
как признак “ничего не найдено”.

Некоторые реализации ввводят еще и “неограниченные” сегменты (от минус бесконечности до плюс бесконечности). Тогда могут использоваться специальные значения, вроде minValue и maxValue для границ.

// FullSegment создает глобальный сегмент (-∞, +∞)
// В примере max/min абстрактны - зависят от реализации
func FullSegment[T constraints.Ordered]() Segment[T] {
    return Segment[T]{Start: minValue[T](), End: maxValue[T]()}
}

Базовые операции над сегментами

Теперь давайте перейдем к тому, ради чего обычно подключают utils-segment: операции над интервалами.

Проверка принадлежности значения сегменту

Самая частая операция — проверить, попадает ли значение внутрь заданного сегмента.

// Contains проверяет, принадлежит ли значение val сегменту s.
func (s Segment[T]) Contains(val T) bool {
    // Здесь используем правило [Start, End)
    return val >= s.Start && val < s.End
}

Применение:

// Создаем сегмент возрастов [18, 30)
ageSeg, _ := NewSegment[int](18, 30)

// Проверяем возраст пользователя
age := 25
if ageSeg.Contains(age) {
    // Здесь можно дать доступ к разделу "молодая аудитория"
}

Как видите, код достаточно простой и хорошо читается.

Проверка пересечения сегментов

Очень часто нужно понять, пересекаются ли два сегмента (например, два временных окна или два диапазона ID).

// Intersects проверяет, пересекаются ли два сегмента.
// Пересечение есть, если они имеют хотя бы одну общую точку.
func (s Segment[T]) Intersects(other Segment[T]) bool {
    // Пересечение есть, если начало одного меньше конца другого и наоборот
    return s.Start < other.End && other.Start < s.End
}

Пример:

// Сегмент запланированной промо-акции
promo, _ := NewSegment[int](10, 20)
// Сегмент текущих активных пользователей по ID
active, _ := NewSegment[int](15, 25)

if promo.Intersects(active) {
    // Здесь мы понимаем - акция затронет часть текущих активных пользователей
}

Здесь важно помнить, что используется полузакрытый интервал. То есть [10, 20) и [20, 30) уже не пересекаются.

Объединение сегментов

Еще одна типовая операция — объединить два сегмента в один, если они:

пересекаются;
или “соприкасаются” вплотную (конец одного равен началу другого).

Посмотрим, как это может быть реализовано.

// Union пытается объединить два сегмента.
// Если сегменты не пересекаются и не соприкасаются - возвращает false.
func (s Segment[T]) Union(other Segment[T]) (Segment[T], bool) {
    // Если сегменты не пересекаются и не касаются - объединить нельзя
    if s.End < other.Start || other.End < s.Start {
        return Segment[T]{}, false
    }

    // Находим минимальное начало и максимальный конец
    start := min(s.Start, other.Start)
    end := max(s.End, other.End)

    // Возвращаем объединенный сегмент и признак успеха
    return Segment[T]{Start: start, End: end}, true
}

Применение:

s1, _ := NewSegment[int](10, 20)
s2, _ := NewSegment[int](20, 30)

merged, ok := s1.Union(s2)
if ok {
    // merged - это [10, 30)
}

Обратите внимание, что здесь мы допускаем объединение “соприкасающихся” сегментов [10, 20) и [20, 30).

Пересечение (intersection) сегментов

Фактически нам часто нужен не просто факт пересечения, а сам результирующий сегмент.

// Intersection возвращает пересечение двух сегментов.
// Если пересечения нет - возвращает пустой сегмент и false.
func (s Segment[T]) Intersection(other Segment[T]) (Segment[T], bool) {
    start := max(s.Start, other.Start)
    end := min(s.End, other.End)

    if start >= end {
        // Здесь нет общей части - пересечение пустое
        return Segment[T]{Start: start, End: start}, false
    }

    return Segment[T]{Start: start, End: end}, true
}

Пример:

s1, _ := NewSegment[int](10, 25)
s2, _ := NewSegment[int](20, 30)

inter, ok := s1.Intersection(s2)
if ok {
    // inter - это [20, 25)
}

Здесь я специально показываю логику через min и max, чтобы вам было проще mentally “прокрутить” решение на бумаге.

Вычитание сегментов (difference)

Иногда нужно “вычесть” один сегмент из другого. Например, есть основной диапазон и в нем “вычеркиваются” исключения.

// Difference вычитает other из s.
// Возвращает до двух сегментов - левую и правую части, которые остаются после вычитания.
func (s Segment[T]) Difference(other Segment[T]) []Segment[T] {
    // Если пересечения нет - вернем исходный сегмент
    if !s.Intersects(other) {
        return []Segment[T]{s}
    }

    var result []Segment[T]

    // Левая часть - если начало s меньше начала other
    if s.Start < other.Start {
        left := Segment[T]{Start: s.Start, End: other.Start}
        result = append(result, left)
    }

    // Правая часть - если конец s больше конца other
    if s.End > other.End {
        right := Segment[T]{Start: other.End, End: s.End}
        result = append(result, right)
    }

    // Если other полностью покрывает s - result будет пустым
    return result
}

Пример использования:

base, _ := NewSegment[int](10, 30)
cut, _ := NewSegment[int](15, 20)

rest := base.Difference(cut)
// Здесь rest будет содержать два сегмента - [10, 15) и [20, 30)

Теперь вы видите, как можно поэтапно “вычитать” из базового диапазона различные поддиапазоны.

Работа с наборами сегментов

В реальных задачах чаще работают не с одним сегментом, а с наборами, которые:

нужно упорядочить;
объединить (схлопнуть) пересекающиеся и соприкасающиеся интервалы;
искать для них пересечения с другими наборами.

Нормализация наборов сегментов

Под нормализацией обычно понимают:

Сортировку сегментов по Start.
Объединение пересекающихся/соприкасающихся сегментов.

Такой набор называют “непересекающимся покрытием”. Давайте посмотрим, как это может выглядеть.

// NormalizeSegments сортирует сегменты и объединяет пересекающиеся интервалы.
func NormalizeSegments[T constraints.Ordered](segments []Segment[T]) []Segment[T] {
    if len(segments) == 0 {
        // Здесь нечего нормализовывать
        return nil
    }

    // Сначала сортируем по Start
    sort.Slice(segments, func(i, j int) bool {
        return segments[i].Start < segments[j].Start
    })

    result := make([]Segment[T], 0, len(segments))
    current := segments[0]

    for i := 1; i < len(segments); i++ {
        next := segments[i]

        // Пытаемся объединить current и next
        merged, ok := current.Union(next)
        if ok {
            // Сегменты пересекаются или соприкасаются - схлопываем
            current = merged
        } else {
            // Сегменты разорваны - сохраняем текущий и переходим к следующему
            result = append(result, current)
            current = next
        }
    }

    // Не забываем добавить последний текущий сегмент
    result = append(result, current)

    return result
}

Здесь я разместил пример, чтобы вам было проще понять идею “схлопывания”.

Пример использования:

segments := []Segment[int]{
    {Start: 10, End: 20},
    {Start: 18, End: 25},
    {Start: 30, End: 40},
    {Start: 25, End: 30},
}

normalized := NormalizeSegments(segments)
// В итоге normalized будет содержать два сегмента - [10, 25) и [25, 40) => [10, 40)

После нормализации вы получаете компактное представление диапазонов без лишних пересечений.

Поиск пересечений наборов сегментов

Теперь давайте перейдем к задаче, которая встречается в фильтрации и аналитике: есть два набора сегментов, нужно найти их пересечение.

Алгоритм похож на “слияние” двух отсортированных массивов.

// IntersectSegmentSets ищет пересечение двух наборов сегментов.
// Оба набора должны быть предварительно нормализованы и отсортированы.
func IntersectSegmentSets[T constraints.Ordered](
    a, b []Segment[T],
) []Segment[T] {
    var result []Segment[T]
    i, j := 0, 0

    for i < len(a) && j < len(b) {
        segA := a[i]
        segB := b[j]

        // Пытаемся получить пересечение текущих сегментов
        inter, ok := segA.Intersection(segB)
        if ok {
            // Если пересечение есть - добавляем в результат
            result = append(result, inter)
        }

        // Двигаем указатель в том массиве, у которого сегмент заканчивается раньше
        if segA.End < segB.End {
            i++
        } else {
            j++
        }
    }

    return result
}

Пример:

a := NormalizeSegments([]Segment[int]{
    {Start: 0, End: 10},
    {Start: 20, End: 30},
})
b := NormalizeSegments([]Segment[int]{
    {Start: 5, End: 25},
})

inter := IntersectSegmentSets(a, b)
// Здесь inter будет содержать [5, 10) и [20, 25)

Такой подход очень полезен, когда вы хотите найти общую аудиторию нескольких условий, пересечение временных интервалов и т. п.

Применение utils-segment в реальных задачах

Теперь давайте посмотрим на несколько прикладных сценариев, где utils-segment показывает себя особенно полезным.

Фильтрация коллекций по сегментам

Допустим, у вас есть массив значений (например, ID или индексы), и вам нужно отфильтровать только те, которые попадают в заданный набор сегментов.

// FilterBySegments оставляет в срезе values только элементы,
// которые попадают хотя бы в один сегмент из segments.
func FilterBySegments[T constraints.Ordered](
    values []T,
    segments []Segment[T],
) []T {
    // Для эффективности нормализуем сегменты один раз
    normalized := NormalizeSegments(segments)

    var result []T

    for _, v := range values {
        if valueInAnySegment(v, normalized) {
            result = append(result, v)
        }
    }

    return result
}

// valueInAnySegment проверяет, попадает ли значение в какой-либо сегмент.
// Реализация может использовать бинарный поиск для ускорения.
func valueInAnySegment[T constraints.Ordered](
    val T,
    segments []Segment[T],
) bool {
    // Здесь можно сделать бинарный поиск по Start
    // Чтобы пример был наглядным - используем простой линейный обход
    for _, s := range segments {
        if s.Contains(val) {
            return true
        }
    }
    return false
}

Пример использования:

values := []int{5, 10, 15, 20, 25, 30}
segments := []Segment[int]{
    {Start: 10, End: 20},
    {Start: 25, End: 35},
}

filtered := FilterBySegments(values, segments)
// filtered будет содержать 10, 15, 25, 30

Здесь вы сразу видите типичный паттерн: нормализуем сегменты, а потом уже используем их в различных операциях.

Временные окна и аналитика

При работе с логами и метриками часто нужно оперировать временными интервалами.

Пример: у вас есть события с меткой времени, и вы хотите оставить только те, которые попадают в “окно пиковых нагрузок”.

type Event struct {
    Timestamp time.Time // Время события
    Value     int       // Какое-то числовое значение
}

// FilterEventsByTimeSegments фильтрует события по временным сегментам.
func FilterEventsByTimeSegments(
    events []Event,
    segments []Segment[time.Time],
) []Event {
    normalized := NormalizeSegments(segments)
    var result []Event

    for _, e := range events {
        if valueInAnySegment(e.Timestamp, normalized) {
            result = append(result, e)
        }
    }

    return result
}

Давайте разберемся на примере:

start1 := time.Date(2025, 1, 1, 10, 0, 0, 0, time.UTC)
end1 := start1.Add(time.Hour)

start2 := time.Date(2025, 1, 1, 18, 0, 0, 0, time.UTC)
end2 := start2.Add(2 * time.Hour)

segments := []Segment[time.Time]{
    {Start: start1, End: end1},   // Окно 10:00–11:00
    {Start: start2, End: end2},   // Окно 18:00–20:00
}

events := []Event{
    {Timestamp: start1.Add(30 * time.Minute), Value: 1},  // Внутри первого окна
    {Timestamp: start1.Add(-time.Minute), Value: 2},      // До первого окна
    {Timestamp: start2.Add(time.Hour), Value: 3},         // Внутри второго окна
}

filtered := FilterEventsByTimeSegments(events, segments)
// В result останутся события с Value 1 и 3

Теперь вы увидели, как один и тот же API сегментов удобно переносится с чисел на время.

Сегментация пользователей по ID

Еще один пример — сегментация пользователей по ID (например, для A/B‑тестов или rollout-фич).

Допустим, вам нужно разделить всех пользователей на три непересекающихся сегмента по ID:

A — [0, 1000000)
B — [1000000, 2000000)
C — [2000000, +∞)

Вы можете описать это через utils-segment и затем просто проверять, в какой сегмент попадает конкретный пользователь.

type User struct {
    ID   int    // Идентификатор пользователя
    Name string // Остальные поля нам здесь не важны
}

// AssignGroup по ID пользователя определяет, к какой группе он относится.
func AssignGroup(userID int) string {
    segA, _ := NewSegment[int](0, 1_000_000)
    segB, _ := NewSegment[int](1_000_000, 2_000_000)
    segC := Segment[int]{Start: 2_000_000, End: int(^uint(0) >> 1)} // Условный "максимум"

    switch {
    case segA.Contains(userID):
        return "A"
    case segB.Contains(userID):
        return "B"
    case segC.Contains(userID):
        return "C"
    default:
        // На практике этот кейс почти недостижим
        return "unknown"
    }
}

Обратите внимание, как этот фрагмент кода решает задачу чистого разделения на группы: логика сегментации становится явной и легко читаемой.

Заключение

Сегмент utils, реализованный в виде библиотеки utils-segment, дает вам простую, но сильную абстракцию: интервал, с которым можно выполнять единообразные операции.

Вы увидели, как на основе одной структуры Segment[T] и нескольких функций можно:

работать с числовыми, строковыми и временными диапазонами;
проверять принадлежность значений интервалам;
объединять и пересекать отрезки;
вычитать подмножества и нормализовать наборы сегментов;
строить прикладные решения — от фильтрации событий до сегментации пользователей.

Главная ценность utils-segment — в том, что вся “математика интервалов” становится централизованной и проверяемой. Вместо десятков ручных if по коду у вас появляется единый слой, который можно легко тестировать и переиспользовать.

Если вы последовательно применяете сегменты в проекте, код становится более предсказуемым, а ошибки на границах интервалов — менее вероятными.

Частозадаваемые технические вопросы по теме статьи и ответы

Как эффективно проверять принадлежность значения набору сегментов без линейного обхода?

Используйте бинарный поиск по отсортированным и нормализованным сегментам.

Мини-инструкция:

Нормализуйте массив сегментов: segments := NormalizeSegments(segments).
Реализуйте функцию бинарного поиска по полю Start.
Найдите сегмент с максимальным Start, не превышающим val.
Проверьте Contains только для этого сегмента.

Так вы снижаете сложность с O(n) до O(log n).

Как хранить сегменты в базе данных и восстанавливать их в коде?

Обычно используют две колонки: start и end нужного типа (int, timestamp и т. д.).

Мини-инструкция:

В БД создайте таблицу с полями start, end, при необходимости — type или group.
При чтении из БД маппьте строки в Segment[T].
Сразу после загрузки вызывайте NormalizeSegments для набора.
Для сериализации в JSON/Proto выносите Start и End как отдельные поля.

Как обрабатывать “открытые” границы (только левая или только правая)?

Используйте специальные значения или отдельный тип, который хранит флаг “открытости”.

Мини-инструкция:

Для числовых типов можно хранить “открытую” границу как minValue/maxValue.
Для времени — использовать “технический максимум” (например, time.Unix(1<<63-1, 0)).
Введите обертку BoundedSegment, где кроме Start/End есть флаги LeftOpen, RightOpen.
Внутри Contains учитывайте эти флаги при сравнении.

Как правильно сравнивать и сортировать сегменты разных типов (int и time.Time) вместе?

Нельзя смешивать разные типы в одном generic‑сегменте. Нужен слой абстракции.

Мини-инструкция:

Определите интерфейс ComparableSegment с методами StartAsFloat64, EndAsFloat64, ContainsFloat64.
Для Segment[int] и Segment[time.Time] реализуйте адаптеры, приводящие значения к общей оси (например, секунды с начала эпохи).
Сортируйте и обрабатывайте массив ComparableSegment по этим числовым значениям.

Как избежать ошибок при изменении логики границ (например, переход с [Start, End) на [Start, End])?

Вводите явный тип для модели интервала и не меняйте поведение “тихо”.

Мини-инструкция:

Создайте два разных типа: HalfOpenSegment и ClosedSegment.
Для каждого типа реализуйте свои методы Contains, Intersection, Union.
Не смешивайте их в одном API — используйте разные функции и сигнатуры.
Миграцию делайте через адаптеры: ClosedToHalfOpen и наоборот, с явной конверсией.

Сегмент types - подробное руководство по types-segment для разработчиков