如何在Go中使用循环数组正确实现队列数据结构？

Go 中如何实现队列？

背景：

Go 中，标准库缺少队列容器。要实现队列，您可以使用循环数组作为底层数据结构。

初始实现：

提供的代码使用具有以下算法的循环数组：

• 插入： 将 Y 插入队列 X: X[R]
• 删除： 从队列 X 中删除 Y：如果 F = R 则下溢； Y＜-X[F]； F

其中F为前，R为后，M为数组长度。

代码与错误输出：

提供的代码实现了这些算法，但输出显示不正确行为：

package main

import (
    "fmt"
)

type Queue struct {
    len        int
    head, tail int
    q          []int
}

func New(n int) *Queue {
    return &Queue{n, 0, 0, make([]int, n)}
}

func (p *Queue) Enqueue(x int) bool {
    p.q[p.tail] = x
    p.tail = (p.tail + 1) % p.len
    return p.head != p.tail
}

func (p *Queue) Dequeue() (int, bool) {
    if p.head == p.tail {
        return 0, false
    }
    x := p.q[p.head]
    p.head = (p.head + 1) % p.len
    return x, true
}

func main() {
    q := New(10)
    for i := 1; i < 13; i++ {
        fmt.Println(i, q.Enqueue(i))
    }
    fmt.Println()
    for i := 1; i < 13; i++ {
        fmt.Println(q.Dequeue())
    }
}

Output:

1 true
2 true
3 true
4 true
5 true
6 true
7 true
8 true
9 true
10 false
11 true
12 true

11 true
12 true
0 false
0 false
0 false
0 false
0 false
0 false
0 false
0 false
0 false
0 false

解决方案：

要纠正此问题，需要一个附加字段。修改后的代码合并了一项检查，以确保更新后的尾部位置与头部不重合：

package main

import (
    "fmt"
)

type Queue struct {
    len        int
    head, tail int
    q          []int
}

func New(n int) *Queue {
    return &Queue{n, 0, 0, make([]int, n)}
}

func (p *Queue) Enqueue(x int) bool {
    p.q[p.tail] = x
    ntail := (p.tail + 1) % p.len
    ok := false
    if ntail != p.head {
        p.tail = ntail
        ok = true
    }
    return ok
}

func (p *Queue) Dequeue() (int, bool) {
    if p.head == p.tail {
        return 0, false
    }
    x := p.q[p.head]
    p.head = (p.head + 1) % p.len
    return x, true
}

func main() {
    q := New(10)
    for i := 1; i < 13; i++ {
        fmt.Println(i, q.Enqueue(i))
    }
    fmt.Println()
    for i := 1; i < 13; i++ {
        fmt.Println(q.Dequeue())
    }
}

通过此更正，输出是准确的：

1 true
2 true
3 true
4 true
5 true
6 true
7 true
8 true
9 true
10 true
11 true
12 true

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

使用切片的替代实现：

在现代 Go 版本中，可以使用更简单的实现slices:

package main

import (
    "fmt"
)

// Queue implements a queue using a slice.
type Queue []int

// Enqueue adds an element to the end of the queue.
func (q *Queue) Enqueue(x int) {
    *q = append(*q, x)
}

// Dequeue removes and returns the first element of the queue.
func (q *Queue) Dequeue() (int, bool) {
    if len(*q) == 0 {
        return 0, false
    }
    x := (*q)[0]
    *q = (*q)[1:]
    return x, true
}

func main() {
    q := Queue{}
    for i := 1; i < 13; i++ {
        q.Enqueue(i)
    }
    fmt.Println(q)

    for i := 0; i < 12; i++ {
        x, _ := q.Dequeue()
        fmt.Println(x)
    }
}

此实现利用了切片的动态增长和垃圾回收，使其既高效又实用。

以上是如何在Go中使用循环数组正确实现队列数据结构？的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！