Golang是一種高效能、可擴展且並發性強的程式語言，在網路產業中被廣泛使用和推崇。對於Golang的開發者來說，資料結構和演算法是基本功之一，而其中棧(Stack)的實作是不可或缺的一部分。在本文中，我們將深入探討如何在Golang中實作堆疊。
堆疊是一種特殊的線性結構，它只能在一端進行操作，也就是只能在堆疊頂部進行元素的插入和刪除。因此，棧的資料存取方式是「先進後出」。它是一個適用於多種場合的資料結構，如快取、表達式求值、函數呼叫等。
常用的堆疊操作有入棧(push)和出棧(pop)兩種操作，入棧時，新的元素總是放在棧頂位置；出棧時，總是刪除棧頂元素，因此堆疊的長度會不斷的變化。
在Golang中實作堆疊有兩種方式：一種是使用切片(Slice)，另一種是使用鍊錶(Linked List )。
2.1 切片實作
在使用切片實作堆疊時，我們的堆疊結構體只需要包含一個切片即可。下面是切片實作堆疊的簡單範例：
type Stack struct {
data []interface{}
}
func (s *Stack) Push(val interface{}) {
s.data = append(s.data, val)
}
func (s *Stack) Pop() interface{} {
if s.IsEmpty() {
return nil
}
last := s.data[len(s.data)-1]
s.data = s.data[:len(s.data)-1]
return last
}
func (s *Stack) IsEmpty() bool {
return len(s.data) == 0
}在實作中，我們先定義了一個結構體Stack，它包含一個切片data。 Push()函數將元素壓入堆疊頂，依序將元素加入切片末端；Pop()函數將元素從堆疊頂部彈出，透過取得切片中的最後一個元素，然後將該元素從切片中刪除；IsEmpty()函數判斷堆疊是否為空。
2.2 鍊錶實作
鍊錶實作堆疊的基本邏輯是使用鍊錶的頭部作為棧頂，每插入一個元素，就將其放在頭部，每彈出一個元素就將頭部的元素刪除。下面是鍊錶實作堆疊的範例：
type node struct {
val interface{}
next *node
}
type Stack struct {
head *node
}
func (s *Stack) Push(val interface{}) {
s.head = &node{val, s.head}
}
func (s *Stack) Pop() interface{} {
if s.head == nil {
return nil
}
val := s.head.val
s.head = s.head.next
return val
}
func (s *Stack) IsEmpty() bool {
return s.head == nil
}在實作中，我們先定義一個結構體node表示鍊錶的每一個節點。每個節點包含一個元素val，和一個指向下一個節點的指標next。然後我們定義結構體Stack表示棧，其中head指標指標指向棧頂元素；Push()函數依序將元素插入到鍊錶頭部；Pop()函數透過先取得頭部節點中的值，然後再將頭部指標指向下一個節點實作彈出運算；IsEmpty()函數判斷堆疊是否為空。
堆疊所提供的功能是加強複雜的問題處理的一種方式。對於表達式求值、括號匹配等問題，使用堆疊都能夠得到良好的解決。以下是使用切片實作的表達式求值程式碼範例：
func EvaluateExpression(expression string) (float64, error) {
stack := Stack{}
tokens := strings.Split(expression, " ")
for _, token := range tokens {
switch token {
case "+", "-", "*", "/":
if stack.IsEmpty() {
return 0, errors.New("Invalid expression")
}
b, err := stack.Pop().(float64)
if !err {
return 0, errors.New("Invalid expression")
}
if stack.IsEmpty() {
return 0, errors.New("Invalid expression")
}
a, err := stack.Pop().(float64)
if !err {
return 0, errors.New("Invalid expression")
}
var result float64
switch token {
case "+":
result = a + b
case "-":
result = a - b
case "*":
result = a * b
case "/":
result = a / b
}
stack.Push(result)
default:
num, err := strconv.ParseFloat(token, 64)
if err != nil {
return 0, errors.New("Invalid expression")
}
stack.Push(num)
}
}
if stack.IsEmpty() {
return 0, errors.New("Invalid expression")
}
result, err := stack.Pop().(float64)
if !err || !stack.IsEmpty() {
return 0, errors.New("Invalid expression")
}
return result, nil
}在表達式求值中，我們使用了堆疊的想法來處理逆波蘭表達式。首先將表達式按照空格分割開來，然後對每一部分進行處理。如果是運算元（ - * /），則取出棧頂的兩個元素進行對應的運算，並將結果壓入堆疊中；如果是操作數，則直接將其壓入堆疊中。最後，如果堆疊不為空，則將棧頂的值作為運算結果傳回。
堆疊是一種非常實用的資料結構，它在許多場合都有著廣泛的應用。使用Golang實作堆疊的方法有很多種，本文主要介紹了切片和鍊錶兩種實作方式。切片的實作方式簡單易懂，但當元素達到較大規模時，會導致記憶體分配的效率下降；鍊錶的實作方式記憶體分配更加靈活，但程式碼的複雜度也有所增加。合理選擇實現方式可以在實際應用中避免浪費不必要的資源，並提高程式的執行效率。
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