Golang でスタックを設計する方法

スタックは、挿入と削除を 1 つの位置のみに制限するテーブルです。この位置はテーブルの最後であり、スタックの先頭と呼ばれます。

スタックは、LIFO (先入れ後出し) テーブルと呼ばれることもあります。 最後に挿入された要素を削除します。

以下では、二重にリンクされたリストとスライスを使用してスタック操作をそれぞれ実装します

//stack
//用双向链表实现stack
type Element interface {}


var header *entry  //链表表头
var size int  //栈的长度

type entry struct {
    previous *entry
    next     *entry
    element  Element
}

func newEntry(prev,next *entry,e Element) *entry {
    return  &entry{prev,next,e}
}

//初始化header  表头
func NewStack() *entry {
    header = newEntry(nil,nil,nil)
    header.previous =header
    header.next = header
    return header
}

type Stack interface {
    Push(e Element)    //向栈顶添加元素
    Pop()   Element    //移除栈顶元素
    Top()   Element   //获取栈顶元素（不删除）
    Clear()  bool       //清空栈
    Size()  int            //获取栈的元素个数
    IsEmpty() bool   //判断栈是否是空栈
}

//向栈顶添加元素
func (e *entry) Push(element Element)  {
    addBefore(header,element)
}

//移除栈顶元素
func (e *entry) Pop() Element {
    if e.IsEmpty() {
        fmt.Println("stack is empty!")
        return nil
    }
    prevEntry := header.previous

    prevEntry.previous.next = header
    header.previous = prevEntry.previous

    size--
    return prevEntry.element
}

//获取栈顶元素（不删除）
func (e *entry) Top() Element {
    if e.IsEmpty() {
        fmt.Println("stack is empty!")
        return nil
    }
    return header.previous.element
}

//清空栈
func (e *entry) Clear() bool {
    if e.IsEmpty() {
        fmt.Println("stack is empty!")
        return false
    }
    entry := header.next
    for entry != header {
        nextEntry := entry.next
        entry.next = nil
        entry.previous = nil
        entry.element = nil
        entry = nextEntry
    }
    header.next = header
    header.previous = header
    size =0
    return true
}

func (e *entry) Size() int  {
    return size
}

func (e *entry) IsEmpty() bool {
    if size == 0 {
        return true
    }

    return false
}


//在entry节点之前添加
func addBefore(e *entry,element Element) Element{
    newEntry := newEntry(e.previous,e,element)
    newEntry.previous.next = newEntry
    newEntry.next.previous = newEntry
    size++
    return newEntry
}


//****************************************
//****************************************
//用切片实现Stack
type  sliceEntry struct{
    element []Element
}

func NewSliceEntry() *sliceEntry {
    return &sliceEntry{}
}

func (entry *sliceEntry)Push(e Element) {
    entry.element = append(entry.element,e)
}

func  (entry *sliceEntry)Pop() Element {
    size := entry.Size()
    if size == 0 {
        fmt.Println("stack is empty!")
        return nil
    }
    lastElement := entry.element[size-1]
    entry.element[size-1] = nil
    entry.element  = entry.element[:size-1]
    return lastElement
}

func  (entry *sliceEntry)Top() Element {
    size := entry.Size()
    if size == 0 {
        fmt.Println("stack is empty!")
        return nil
    }
    return entry.element[size-1]
}


func  (entry *sliceEntry)Clear() bool {
    if entry.IsEmpty() {
        fmt.Println("stack is empty!")
        return false
    }
    for i :=0;i<entry.Size();i++ {
        entry.element[i] = nil
    }
    entry.element = make([]Element,0)
    return true
}

func  (entry *sliceEntry)Size() int {
    return len(entry.element)
}

func  (entry *sliceEntry)IsEmpty() bool {
    if len(entry.element) == 0 {
        return true
    }
    return false
}


func main() {
    test1()
}

//测试双向链表实现的Stack
func test1() {
    stack := NewStack()
    for i := 0;i<50;i++ {
        stack.Push(i)
    }
    fmt.Println(stack.Top())
    fmt.Println(stack.Size())
    fmt.Println(stack.Pop())
    fmt.Println(stack.Top())
    fmt.Println(stack.Clear())
    fmt.Println(stack.IsEmpty())
    for i := 0;i<50;i++ {
        stack.Push(i)
    }

    fmt.Println(stack.Top())
}

//测试切片实现的Stack
func test2() {
    entry := NewSliceEntry()
    for i:= 0;i<50;i++ {
        entry.Push(i)
    }
    fmt.Println(entry.Size())
    fmt.Println(entry.Top())
    fmt.Println(entry.Pop())
    fmt.Println(entry.Top(),entry.Size())
    fmt.Println(entry.Clear())
    for i:= 0;i<50;i++ {
        entry.Push(i)
    }
    fmt.Println(entry.Size())
}

//两种方法性能比较
func test3() {
    t := time.Now()
    sliceStack := NewSliceEntry()
    for i:= 0;i<500000;i++ {
        sliceStack.Push(i)
    }
    fmt.Println(time.Since(t))


    t = time.Now()
    stack := NewStack()
    for i:=0;i<500000;i++ {
        stack.Push(i)
    }
    fmt.Println(time.Since(t))
}

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