我的Go+语言初体验——实现数据结构之【栈与其应用】(2)

[我想养只猫 •͓͡•ʔ]

以写促学，接下来，我将带大家使用 GO+ 逐步 实现常见的数据结构

欢迎关注【我的Go+语言初体验——实现数据结构】系列，持续更新中....

往期文章

我的Go+语言初体验——实现数据结构之【数组 切片 Map】(1) ：https://blog.csdn.net/qq_41103843/article/details/121636639)

目录

• 什么是栈
• GO+ 实现栈
• 栈的基本操作
• 介绍
• 入栈
• 出栈
• 判断是否空栈
• 判断是否满栈
• 案例

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

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

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?

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,
    }
}

tips

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

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？

[我想养只猫 •͓͡•ʔ]

文章链接： https://blog.csdn.net/qq_41103843/article/details/121653919