我的Go+语言初体验——GO+实现数据结构之【栈与其应用】(2)

简介: 我的Go+语言初体验——GO+实现数据结构之【栈与其应用】(2)

什么是栈

关于什么是栈, 我们可以先看百度百科给的解释


栈(stack)又名堆栈,它是一种运算受限的线性表。限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。这一端被称为栈顶,相对地,把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈,它是把新元素放到栈顶元素的上面,使之成为新的栈顶元素;从一个栈删除元素又称作出栈或退栈,它是把栈顶元素删除掉,使其相邻的元素成为新的栈顶元素。


或许你现在很迷茫? 其实很好理解, 我们先来理解一些基础的概念


你可以把栈理解为一个这样的一水杯

1.png


此时这个水杯里面没有水,这种情况对于栈来说叫做空栈


那么此时我们来倒入一些水


2.png

我们平时接水时是不是先进入杯子的在底部, 而后进入的则在上面 ( 请暂时忽略掉水作为液体的特性 )


我们接水的动作,对于栈来说则被称为入栈


而倒水的动作被,对于栈来说则被称为出栈


就像水杯里面的水一样, 栈内数据遵循一个规则,那就是先进后出,后进先出, 在栈里面可不讲究先来后到


那如果杯子里的水溢出来了呢?


3.png


对于栈来说这就被叫做栈溢出


如果接的是热水,那是不是就烫到手了; 而栈在计算机里也是,溢出了也是要报错的,那如何防止出现这种情况呢?


我们可以通过一个概念来进行判断, 那就是栈是否栈满


接下来,我们来小结一下, 栈的基本概念/状态


  • 栈内数据遵循: 先进后出, 后进先出规则
  • 栈内添加元素: 入栈
  • 栈内取出元素: 出栈
  • 栈内元素满了: 满栈
  • 栈内没有元素: 空栈
  • 栈内元素溢出: 栈溢出

不必去记住这些术语, 主要理解栈内的基本数据流程



GO+ 实现栈


终于要动手了, 现在我们来实现出栈 的数据结构.


要设计栈, 我们需要需要有一个变量才存储栈内的元素.


我们先设计出基本的变量来, 为了防止栈溢出所以我们需要一个变量来限制栈的元素容量.


遵守先进后出, 后进先出的规则, 我们操作都需要对最顶部的元素进行操作, 所以我们还需要一个变量来标记栈顶元素的索引.


分析到这里,栈的数据结构已经呼之欲出了。我们就直接写出栈的数据结构和他的构造方法。


TIps

& 是取地址符号 , 即取得某个变量的地址 , 如: &a

* 是指针运算符 , 表示一个变量是指针类型 , 也可表示指针变量所指向的存储单元 , 也就是这个地址所存储的值 .

/ 定义栈的结构体
type Stack struct {
  // 用装元素的切片
  stackSet []string
  // 栈顶位置标记
  stackTop int
  // 栈的容量
  stackSize int
}
// 初始化栈
func NewStack(size int) *Stack {
  // 返回栈的初始值
  return &Stack{
  stackSet:  make([]string, size),
  stackTop:  0,
  stackSize: size,
  }
}

栈顶指针初始可以指向0, 也可以指向-1


你可以这样理解-1: 当第一个元素入栈的时候, 栈顶指针就可以通过自加指向0元素,从而避免其它判断.


栈的基本操作

介绍

当我们了解了栈的基本概念之后, 接下来就简单多了


对于一个栈来说,如果我们将基本概念融入到代码之中, 其基本操作分为以下四种


  • 入栈 : 存入数据
  • 出栈 : 取出数据
  • 满栈判断 : 避免栈溢出
  • 空栈判断 : 避免栈空了以后还有出栈的请求


接下来我们准备四个方法来进行实现


入栈

// 功能: 元素入栈
// 返回: 入栈成功返回true,返之返回false
func (s *Stack) Push(e string) bool {
  // 判断栈是否为满栈
  if s.IsFull() {
  return false
  }
  // 在栈的顶部添加数据
  s.stackSet[s.stackTop] = e
  // 重新定位栈顶的位置
  s.stackTop++
  return true
}

出栈

// 功能: 元素出栈
// 返回: 出栈成功返回true + 原始栈, 返之返回false + 取出之后的新栈
func (s *Stack) Pop() (flag bool, ret string) {
  // 判断是否为空栈
  if s.IsEmpty() {
  return false, ret
  }
  // 取出元素
  ret = s.stackSet[s.stackTop-1]
  // 重新定位栈顶的位置
  s.stackTop--
  return true, ret
}

判断是否空栈

// 功能: 判断栈是否为空
// 返回: 空栈返回true,返之返回false
func (s *Stack) IsEmpty() bool {
    // 直接判断栈顶元素即可
  if s.stackTop == 0 {
  return true
  }
  return false
}

判断是否满栈

// 功能: 判断栈是否为空
// 返回: 满栈返回true,返之返回false
func (s *Stack) IsFull() bool {
    // 判断栈顶位置是否和最大容量一样
  if s.stackTop == s.stackSize {
  return true
  }
  return false
}

案例


实现主函数

func main() {
  // 初始化栈
  stack := NewStack(3)
  println "\n初始的栈:", stack
  // 先测试下空栈是否能删除元素
  println stack.Pop()
  stack.Push("您好,我是uiu")
  stack.Push("我的博客链接: uiuing.com")
  println "\n元素入栈之后:", stack, "\n"
  // 删除掉刚刚的两天数据试试
  println stack.Pop()
  println stack.Pop()
  println "\n元素出栈之后:", stack
}


完整代码

package main
// 定义栈的结构体
type Stack struct {
  // 用装元素的切片
  stackSet []string
  // 栈顶位置标记
  stackTop int
  // 栈的容量
  stackSize int
}
// 初始化栈
func NewStack(size int) *Stack {
  // 返回栈的初始值
  return &Stack{
  stackSet:  make([]string, size),
  stackTop:  0,
  stackSize: size,
  }
}
// 功能: 元素入栈
// 返回: 入栈成功返回true,返之返回false
func (s *Stack) Push(e string) bool {
  // 判断栈是否为满栈
  if s.IsFull() {
  return false
  }
  // 在栈的顶部添加数据
  s.stackSet[s.stackTop] = e
  // 重新定位栈顶的位置
  s.stackTop++
  return true
}
// 功能: 元素出栈
// 返回: 出栈成功返回true + 原始栈, 返之返回false + 取出之后的新栈
func (s *Stack) Pop() (flag bool, ret string) {
  // 判断是否为空栈
  if s.IsEmpty() {
  return false, ret
  }
  // 取出元素
  ret = s.stackSet[s.stackTop-1]
  // 重新定位栈顶的位置
  s.stackTop--
  return true, ret
}
// 功能: 判断栈是否为空
// 返回: 空栈返回true,返之返回false
func (s *Stack) IsEmpty() bool {
  // 直接判断栈顶元素即可
  if s.stackTop == 0 {
  return true
  }
  return false
}
// 功能: 判断栈是否为空
// 返回: 满栈返回true,返之返回false
func (s *Stack) IsFull() bool {
  // 判断栈顶位置是否和最大容量一样
  if s.stackTop == s.stackSize {
  return true
  }
  return false
}
func main() {
  // 初始化栈
  stack := NewStack(3)
  println "\n初始的栈:", stack
  // 先测试下空栈是否能删除元素
  println stack.Pop()
  stack.Push("您好,我是uiu")
  stack.Push("我的博客链接: uiuing.com")
  println "\n元素入栈之后:", stack, "\n"
  // 删除掉刚刚的两天数据试试
  println stack.Pop()
  println stack.Pop()
  println "\n元素出栈之后:", stack
}

运行结果


4.png


如果还不清楚栈的实现, 请认真看完整代码的注释

最后,留给大家一道思考题,根据栈的特性,其有何处可以应用?


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