Go語言有佇列和堆疊結構嗎

Go語言中沒有佇列和堆疊相關的資料結構；但可以藉助切片來實作堆疊與佇列的操作。 go語言實作堆疊和佇列主要用到append和切片（用內建數組類型進行操作），創建堆疊和佇列的語法“make([]int, 0)”，入棧和入隊的語法“append(stack, 10)”，出棧的語法“v:=stack[len(stack)-1] stack = stack[:len(stack)-1]”。

本教學操作環境：windows7系統、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

go語言中，並沒有堆疊與佇列相關的資料結構，但是我們可以藉助切片來實作堆疊與佇列的操作；接下來我們一起實作堆疊與佇列基本操作，也會實作用堆疊實作佇列，用佇列實作堆疊的運算。

實作堆疊與佇列基本運算

1、堆疊基本運算

go語言實作堆疊和佇列主要用到append 和切片(用內建陣列型別操作)

//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、佇列基本運算

//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

用堆疊實作佇列

#1、理論

使用堆疊來模式佇列的行為，如果只用一個棧，是一定不行的，所以需要兩個棧一個輸入棧，一個輸出棧，這裡要注意輸入棧和輸出棧的關係。

下面動畫模擬以下佇列的執行過程如下：

執行語句：

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資料的時候，只要資料放進輸入堆疊就好，但在pop的時候，操作就複雜一些，輸出棧如果為空，就把進棧數據全部導入進來（注意是全部導入），再從出棧彈出數據，如果輸出棧不為空，則直接從出棧彈出數據就可以了。

最後如何判斷隊列為空呢？如果進棧和出棧都為空的話，表示模擬的佇列為空了。

2、演算法題

接下來看LeetCode原題

232. 用堆疊實作佇列

請你只使用兩個堆疊實作先入先出佇列。佇列應支援一般佇列支援的所有操作（push、pop、peek、empty）：

實作 MyQueue 類別：

void push(int x) 將元素 x 推到佇列的結尾 int pop() 從佇列的開頭移除並傳回元素 int peek() 傳回佇列開頭的元素 boolean empty() 如果佇列為空，則傳回 true ；否則，傳回 false 說明：

你 只能 使用標準的堆疊操作 —— 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。 你所使用的語言也許不支援棧。你可以使用 list 或 deque（雙端佇列）來模擬一個棧，只要是標準的棧操作即可。

3、想法

解決這個問題，需要一個輸出棧和輸入棧

先將資料放到輸入棧，再把資料從輸入堆疊放到輸出棧，此時輸出棧輸出資料的順序就跟佇列一樣了，先入先出

#4、程式碼部分

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
}

程式碼可以直接拿到力扣上運行。我已經將細節全部用註解解釋了，如果不懂可以私訊部落客。

用佇列實作堆疊

1、理論

佇列模擬棧，其實一個佇列就夠了，那我們先說一說兩個佇列來實現棧的思路。

佇列是先進先出的規則，把一個佇列中的資料匯入另一個佇列中，資料的順序並沒有改變，並沒有變成先進後出的順序。

所以用堆疊實作佇列， 和用佇列實作堆疊的思路還是不一樣的，這取決於這兩個資料結構的性質。

但是依然還是要用兩個佇列來模擬棧，只不過沒有輸入和輸出的關係，而是另一個佇列完全用又來備份的！

如下面動畫所示，用兩個佇列que1和que2實作佇列的功能，que2其實完全就是一個備份的作用，把que1最後面的元素以外的元素都備份到que2，然後彈出最後面的元素，再把其他元素從que2導回que1。

模擬的佇列執行語句如下：

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、演算法題

##接下來看LeetCode原題

225. 用佇列實作堆疊

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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