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    Go语言有队列和栈结构吗

    青灯夜游青灯夜游2023-01-04 20:07:21原创268

    Go语言中没有队列和栈相关的数据结构;但可以借助切片来实现栈与队列的操作。go语言实现栈和队列主要用到append和切片(用内置数组类型进行操作),创建栈和队列的语法“make([]int, 0)”,入栈和入队的语法“append(stack, 10)”,出栈的语法“v:=stack[len(stack)-1] stack = stack[:len(stack)-1]”。

    本教程操作环境:windows7系统、GO 1.18版本、Dell G3电脑。

    go语言中,并没有栈与队列相关的数据结构,但是我们可以借助切片来实现栈与队列的操作;接下来我们一起实现栈与队列基本操作,并且还会实现用栈实现队列用队列实现栈的操作。

    实现栈与队列基本操作

    1、栈基本操作

    go语言实现栈和队列主要用到append 和切片(用内置数组类型进行操作)

    //创建栈
    stack := make([]int, 0)
    //push压入栈
    stack = append(stack, 10)
    //pop弹出
    v := stack[len(stack)-1]
    stack = stack[:len(stack)-1]
    //检查栈空
    len(stack) == 0

    2、队列基本操作

    //创建队列
    queue := make([]int, 0)
    //enqueue入队
    queue = append(queue, 10)
    //dequeue出队
    v := queue[0]
    queue = queue[1:]
    //检查队列为空
    len(queue) == 0

    用栈实现队列

    1、理论

    使用栈来模式队列的行为,如果仅仅用一个栈,是一定不行的,所以需要两个栈一个输入栈,一个输出栈,这里要注意输入栈和输出栈的关系。

    下面动画模拟以下队列的执行过程如下:

    执行语句:

    queue.push(1);
    queue.push(2);
    queue.pop(); 注意此时的输出栈的操作
    queue.push(3);
    queue.push(4);
    queue.pop();
    queue.pop();注意此时的输出栈的操作
    queue.pop();
    queue.empty();

    在push数据的时候,只要数据放进输入栈就好,但在pop的时候,操作就复杂一些,输出栈如果为空,就把进栈数据全部导入进来(注意是全部导入),再从出栈弹出数据,如果输出栈不为空,则直接从出栈弹出数据就可以了。

    最后如何判断队列为空呢?如果进栈和出栈都为空的话,说明模拟的队列为空了。

    2、算法题

    接下来看一下LeetCode原题

    232. 用栈实现队列

    请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作(push、pop、peek、empty):

    实现 MyQueue 类:

    void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾 int pop() 从队列的开头移除并返回元素 int peek() 返回队列开头的元素 boolean empty() 如果队列为空,返回 true ;否则,返回 false 说明:

    你 只能 使用标准的栈操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。 你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque(双端队列)来模拟一个栈,只要是标准的栈操作即可。

    3、思路

    解决这个问题,需要一个输出栈和输入栈

    先将数据放到输入栈,再把数据从输入栈放到输出栈,此时输出栈输出数据的顺序就和队列一样了,先入先出

    4、代码部分

    type MyQueue struct {
    	stackIn  []int // 用来保存Push数据
    	stackOut []int // 用来保存Pop数据
    }
    
    // 栈构造器
    func Constructor() MyQueue {
    	return MyQueue{
    		stackIn:  make([]int, 0),
    		stackOut: make([]int, 0),
    	}
    }
    
    func (this *MyQueue) Push(x int) {
    	// 判断stackOut中是否有元素,有的话全部放到stackIn
    	for len(this.stackOut) != 0 {
    		val := this.stackOut[len(this.stackOut)-1]
    		this.stackOut = this.stackOut[:len(this.stackOut)-1]
    		this.stackIn = append(this.stackIn, val)
    	}
    	// 将数据加进stackIn
    	this.stackIn = append(this.stackIn, x)
    }
    
    func (this *MyQueue) Pop() int {
    	// 判断stackIn中是否有元素,有的话全部放到stackOut
    	for len(this.stackIn) != 0 {
    		val := this.stackIn[len(this.stackIn)-1]
    		this.stackIn = this.stackIn[:len(this.stackIn)-1]
    		this.stackOut = append(this.stackOut, val)
    	}
    	// stackOut为零,说明没有元素,return 0
    	if len(this.stackOut) == 0 {
    		return 0
    	}
    	// stackOut Pop 元素
    	res := this.stackOut[len(this.stackOut)-1]
    	this.stackOut = this.stackOut[:len(this.stackOut)-1]
    	return res
    }
    
    func (this *MyQueue) Peek() int {
    	// 调用Pop()方法
    	val := this.Pop()
    	// val为零,说明没有元素,return 0
    	if val == 0 {
    		return 0
    	}
    	// Pop()方法删除了val,这里加上
    	this.stackOut = append(this.stackOut, val)
    	return val
    }
    
    func (this *MyQueue) Empty() bool {
    	// 两个栈都为空,说明为空,否则不为空
    	return len(this.stackOut) == 0 && len(this.stackIn) == 0
    }

    代码可以直接拿到力扣上运行。我已经将细节全部用注释解释了,如果不懂可以私信博主。

    用队列实现栈

    1、理论

    队列模拟栈,其实一个队列就够了,那么我们先说一说两个队列来实现栈的思路。

    队列是先进先出的规则,把一个队列中的数据导入另一个队列中,数据的顺序并没有变,并没有变成先进后出的顺序。

    所以用栈实现队列, 和用队列实现栈的思路还是不一样的,这取决于这两个数据结构的性质。

    但是依然还是要用两个队列来模拟栈,只不过没有输入和输出的关系,而是另一个队列完全用又来备份的!

    如下面动画所示,用两个队列que1和que2实现队列的功能,que2其实完全就是一个备份的作用,把que1最后面的元素以外的元素都备份到que2,然后弹出最后面的元素,再把其他元素从que2导回que1。

    模拟的队列执行语句如下:

    queue.push(1);        
    queue.push(2);        
    queue.pop();   // 注意弹出的操作       
    queue.push(3);        
    queue.push(4);       
    queue.pop();  // 注意弹出的操作    
    queue.pop();    
    queue.pop();    
    queue.empty();

    2.gif

    2、算法题

    接下来看一下LeetCode原题225. 用队列实现栈

    请你仅使用两个队列实现一个后入先出(LIFO)的栈,并支持普通栈的全部四种操作(push、top、pop 和 empty)。

    实现 MyStack 类:

    void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。 int pop() 移除并返回栈顶元素。 int top() 返回栈顶元素。 boolean empty() 如果栈是空的,返回 true ;否则,返回 false 。

    注意:

    你只能使用队列的基本操作 —— 也就是 push to back、peek/pop from front、size 和 is empty 这些操作。 你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list (列表)或者 deque(双端队列)来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。

    3、思路

    用两个队列que1和que2实现队列的功能,que2其实完全就是一个备份的作用,把que1最后面的元素以外的元素都备份到que2,然后弹出最后面的元素,再把其他元素从que2导回que1。

    4、使用两个队列实现

    type MyStack struct {
        //创建两个队列
        queue1 []int
        queue2 []int
    }
    
    
    func Constructor() MyStack {
        return MyStack{	//初始化
            queue1:make([]int,0),
            queue2:make([]int,0),
        }
    }
    
    
    func (this *MyStack) Push(x int)  {
         //先将数据存在queue2中
        this.queue2 = append(this.queue2,x)	
       //将queue1中所有元素移到queue2中,再将两个队列进行交换
        this.Move() 
    }
    
    
    func (this *MyStack) Move(){    
        if len(this.queue1) == 0{
            //交换,queue1置为queue2,queue2置为空
            this.queue1,this.queue2 = this.queue2,this.queue1
        }else{
            //queue1元素从头开始一个一个追加到queue2中
                this.queue2 = append(this.queue2,this.queue1[0])  
                this.queue1 = this.queue1[1:]	//去除第一个元素
                this.Move()     //重复
        }
    }
    
    func (this *MyStack) Pop() int {
        val := this.queue1[0]
        this.queue1 = this.queue1[1:]	//去除第一个元素
        return val
    
    }
    
    
    func (this *MyStack) Top() int {
        return this.queue1[0]	//直接返回
    }
    
    
    func (this *MyStack) Empty() bool {
    return len(this.queue1) == 0
    }

    5、优化

    其实这道题目就是用一个队列就够了。

    一个队列在模拟栈弹出元素的时候只要将队列头部的元素(除了最后一个元素外) 重新添加到队列尾部,此时在去弹出元素就是栈的顺序了。

    6、使用一个队列实现

    type MyStack struct {
        queue []int//创建一个队列
    }
    
    
    /** Initialize your data structure here. */
    func Constructor() MyStack {
        return MyStack{   //初始化
            queue:make([]int,0),
        }
    }
    
    
    /** Push element x onto stack. */
    func (this *MyStack) Push(x int)  {
        //添加元素
        this.queue=append(this.queue,x)
    }
    
    
    /** Removes the element on top of the stack and returns that element. */
    func (this *MyStack) Pop() int {
        n:=len(this.queue)-1//判断长度
        for n!=0{ //除了最后一个,其余的都重新添加到队列里
            val:=this.queue[0]
            this.queue=this.queue[1:]
            this.queue=append(this.queue,val)
            n--
        }
        //弹出元素
        val:=this.queue[0]
        this.queue=this.queue[1:]
        return val
        
    }
    
    
    /** Get the top element. */
    func (this *MyStack) Top() int {
        //利用Pop函数,弹出来的元素重新添加
        val:=this.Pop()
        this.queue=append(this.queue,val)
        return val
    }
    
    
    /** Returns whether the stack is empty. */
    func (this *MyStack) Empty() bool {
        return len(this.queue)==0
    }

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