Go语言实现栈与队列基本操作学家

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,感兴趣的可以了解一下

一、前言

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。

二、实现栈与队列基本操作

2.1 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 

2.2 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 

三、用栈实现队列

3.1 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。

3.2 算法题

接下来看一下LeetCode原题

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。

3.3 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

3.4 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。

四、用队列实现栈

4.1 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(); 

4.2 算法题

接下来看一下LeetCode原题

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。

4.3 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。

4.4 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 }

4.5 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。

4.6 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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