golang項目中有哪些常見的數據結構

本篇文章為大家展示了golang項目中有哪些常見的數據結構，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

什么是golang

golang 是Google開發的一種靜態強類型、編譯型、并發型，并具有垃圾回收功能的編程語言，其語法與 C語言相近，但并不包括如枚舉、異常處理、繼承、泛型、斷言、虛函數等功能。

1 golang常見數據結構實現

1.1 鏈表

舉單鏈表的例子，雙向鏈表同理只是多了pre指針。

定義單鏈表結構：

type LinkNode struct {
	Data int64
	NextNode *LinkNode
}

構造鏈表及打印鏈表：

func main() {

	node := new(LinkNode)
	node.Data = 1

	node1 := new(LinkNode)
	node1.Data = 2
	node.NextNode = node1 // node1 鏈接到 node 節點上

	node2 := new(LinkNode)
	node2.Data = 3
	node1.NextNode = node2 // node2 鏈接到 node1 節點上

	// 順序打印。把原鏈表頭結點賦值到新的NowNode上
	// 這樣仍然保留了原鏈表頭結點node不變
	nowNode := node
	for nowNode != nil {
		fmt.Println(nowNode.Data)
		// 獲取下一個節點。鏈表向下滑動
		nowNode = nowNode.NextNode
	}
}

1.2 可變數組

可變數組在各種語言中都非常常用，在golang中，可變數組語言本身已經實現，就是我們的切片slice。

1.3 棧和隊列

1.3.1 原生切片實現棧和隊列

棧：先進后出，后進先出，類似彈夾

隊列：先進先出

golang中，實現并發不安全的棧和隊列，非常簡單，我們直接使用原生切片即可。

1.3.1.1 切片原生棧實現

func main() {
	// 用切片制作一個棧
	var stack []int
	// 元素1 入棧
	stack = append(stack, 1, 5, 7, 2)
	// 棧取出最近添加的數據。例如[1,5,7,2] ，len = 4
	x := stack[len(stack)-1] // 2
	// 切掉最近添加的數據，上一步和這一步模仿棧的pop。
	stack = stack[:len(stack)-1] // [1,5,7]
	fmt.Printf("%d", x)
}

1.3.1.2 切片原生隊列實現

func main() {

	// 用切片模仿隊列
	var queue []int
	// 進隊列
	queue = append(queue, 1, 5, 7, 2)
	// 隊頭彈出，再把隊頭切掉，模仿隊列的poll操作
	cur := queue[0]
	queue = queue[1:]

	fmt.Printf("%d", cur)
}

1.3.2 *并發安全的棧和隊列

1.3.2.1 切片實現并發安全的棧并發安全的棧

// 數組棧，后進先出
type Mystack struct {
 array []string // 底層切片
 size int // 棧的元素數量
 lock sync.Mutex // 為了并發安全使用的鎖
}

入棧

// 入棧
func (stack *Mytack) Push(v string) {
 stack.lock.Lock()
 defer stack.lock.Unlock()

 // 放入切片中，后進的元素放在數組最后面
 stack.array = append(stack.array, v)

 // 棧中元素數量+1
 stack.size = stack.size + 1
}

出棧

1、如果切片偏移量向前移動 stack.array[0 : stack.size-1]，表明最后的元素已經不屬于該數組了，數組變相的縮容了。此時，切片被縮容的部分并不會被回收，仍然占用著空間，所以空間復雜度較高，但操作的時間復雜度為：O(1)。

2、如果我們創建新的數組 newArray，然后把老數組的元素復制到新數組，就不會占用多余的空間，但移動次數過多，時間復雜度為：O(n)。

func (stack *Mystack) Pop() string {
 stack.lock.Lock()
 defer stack.lock.Unlock()

 // 棧中元素已空
 if stack.size == 0 {
 panic("empty")
 }

 // 棧頂元素
 v := stack.array[stack.size-1]

 // 切片收縮，但可能占用空間越來越大
 //stack.array = stack.array[0 : stack.size-1]

 // 創建新的數組，空間占用不會越來越大，但可能移動元素次數過多
 newArray := make([]string, stack.size-1, stack.size-1)
 for i := 0; i < stack.size-1; i++ {
 newArray[i] = stack.array[i]
 }
 stack.array = newArray

 // 棧中元素數量-1
 stack.size = stack.size - 1
 return v
}

獲取棧頂元素

// 獲取棧頂元素
func (stack *Mystack) Peek() string {
 // 棧中元素已空
 if stack.size == 0 {
 panic("empty")
 }

 // 棧頂元素值
 v := stack.array[stack.size-1]
 return v
}

獲取棧大小和判定是否為空

// 棧大小
func (stack *Mystack) Size() int {
 return stack.size
}

// 棧是否為空
func (stack *Mystack) IsEmpty() bool {
 return stack.size == 0
}

1.3.2.2 切片實現并發安全的隊列隊列結構

// 數組隊列，先進先出
type Myqueue struct {
 array []string // 底層切片
 size int // 隊列的元素數量
 lock sync.Mutex // 為了并發安全使用的鎖
}

入隊

// 入隊
func (queue *Myqueue) Add(v string) {
 queue.lock.Lock()
 defer queue.lock.Unlock()

 // 放入切片中，后進的元素放在數組最后面
 queue.array = append(queue.array, v)

 // 隊中元素數量+1
 queue.size = queue.size + 1
}

出隊

1、原地挪位，依次補位 queue.array[i-1] = queue.array[i]，然后數組縮容：queue.array = queue.array[0 : queue.size-1]，但是這樣切片縮容的那部分內存空間不會釋放。

2、創建新的數組，將老數組中除第一個元素以外的元素移動到新數組。

// 出隊
func (queue *Myqueue) Remove() string {
 queue.lock.Lock()
 defer queue.lock.Unlock()

 // 隊中元素已空
 if queue.size == 0 {
 panic("empty")
 }

 // 隊列最前面元素
 v := queue.array[0]

 /* 直接原位移動，但縮容后繼的空間不會被釋放
 for i := 1; i < queue.size; i++ {
 // 從第一位開始進行數據移動
 queue.array[i-1] = queue.array[i]
 }
 // 原數組縮容
 queue.array = queue.array[0 : queue.size-1]
 */

 // 創建新的數組，移動次數過多
 newArray := make([]string, queue.size-1, queue.size-1)
 for i := 1; i < queue.size; i++ {
 // 從老數組的第一位開始進行數據移動
 newArray[i-1] = queue.array[i]
 }
 queue.array = newArray

 // 隊中元素數量-1
 queue.size = queue.size - 1
 return v
}

1.4 字典Map和集合Set

1.4.1 Map

字典也是程序語言經常使用的結構，golang中的字典是其自身實現的map結構。具體操作可以查看語言api

并發安全的map，可以定義結構，結構中有一個map成員和一個鎖變量成員，參考并發安全的棧和隊列的實現。go語言也實現了一個并發安全的map,具體參考sync.map的api

1.4.2 Set

我們可以借助map的特性，實現一個Set結構。

Set結構

map的值我們不適用，定義為空的結構體struct{}

// 集合結構體
type Set struct {
 m map[int]struct{} // 用字典來實現，因為字段鍵不能重復
 len int // 集合的大小
 sync.RWMutex // 鎖，實現并發安全
}

初始化Set

// 新建一個空集合
func NewSet(cap int64) *Set {
 temp := make(map[int]struct{}, cap)
 return &Set{
 m: temp,
 }
}

往set中添加一個元素

// 增加一個元素
func (s *Set) Add(item int) {
 s.Lock()
 defer s.Unlock()
 s.m[item] = struct{}{} // 實際往字典添加這個鍵
 s.len = len(s.m) // 重新計算元素數量
}

刪除一個元素

// 移除一個元素
func (s *Set) Remove(item int) {
 s.Lock()
 s.Unlock()

 // 集合沒元素直接返回
 if s.len == 0 {
 return
 }

 delete(s.m, item) // 實際從字典刪除這個鍵
 s.len = len(s.m) // 重新計算元素數量
}

查看元素是否在集合set中

// 查看是否存在元素
func (s *Set) Has(item int) bool {
 s.RLock()
 defer s.RUnlock()
 _, ok := s.m[item]
 return ok
}

查看集合大小

// 查看集合大小
func (s *Set) Len() int {
 return s.len
}

查看集合是否為空

// 集合是夠為空
func (s *Set) IsEmpty() bool {
 if s.Len() == 0 {
 return true
 }
 return false
}

清除集合所有元素

// 清除集合所有元素
func (s *Set) Clear() {
 s.Lock()
 defer s.Unlock()
 s.m = map[int]struct{}{} // 字典重新賦值
 s.len = 0 // 大小歸零
}

將集合轉化為切片

func (s *Set) List() []int {
 s.RLock()
 defer s.RUnlock()
 list := make([]int, 0, s.len)
 for item := range s.m {
 list = append(list, item)
 }
 return list
}

1.5 二叉樹

二叉樹：每個節點最多只有兩個兒子節點的樹。

滿二叉樹：葉子節點與葉子節點之間的高度差為 0 的二叉樹，即整棵樹是滿的，樹呈滿三角形結構。在國外的定義，非葉子節點兒子都是滿的樹就是滿二叉樹。我們以國內為準。

完全二叉樹：完全二叉樹是由滿二叉樹而引出來的，設二叉樹的深度為 k，除第 k 層外，其他各層的節點數都達到最大值，且第 k 層所有的節點都連續集中在最左邊。

二叉樹結構定義

// 二叉樹
type TreeNode struct {
 Data string // 節點用來存放數據
 Left *TreeNode // 左子樹
 Right *TreeNode // 右字樹
}

樹的遍歷

1、先序遍歷：先訪問根節點，再訪問左子樹，最后訪問右子樹。

2、后序遍歷：先訪問左子樹，再訪問右子樹，最后訪問根節點。

3、中序遍歷：先訪問左子樹，再訪問根節點，最后訪問右子樹。

4、層次遍歷：每一層從左到右訪問每一個節點。

// 先序遍歷
func PreOrder(tree *TreeNode) {
 if tree == nil {
 return
 }

 // 先打印根節點
 fmt.Print(tree.Data, " ")
 // 再打印左子樹
 PreOrder(tree.Left)
 // 再打印右字樹
 PreOrder(tree.Right)
}

// 中序遍歷
func MidOrder(tree *TreeNode) {
 if tree == nil {
 return
 }

 // 先打印左子樹
 MidOrder(tree.Left)
 // 再打印根節點
 fmt.Print(tree.Data, " ")
 // 再打印右字樹
 MidOrder(tree.Right)
}

// 后序遍歷
func PostOrder(tree *TreeNode) {
 if tree == nil {
 return
 }

 // 先打印左子樹
 MidOrder(tree.Left)
 // 再打印右字樹
 MidOrder(tree.Right)
 // 再打印根節點
 fmt.Print(tree.Data, " ")
}

按層遍歷：

func Level(head *TreeNode) {

	if head == nil {
		return
	}

	// 用切片模仿隊列
	var queue []*TreeNode
	queue = append(queue, head)

	for len(queue) != 0 {
		// 隊頭彈出，再把隊頭切掉，模仿隊列的poll操作
		cur := queue[0]
		queue = queue[1:]

		fmt.Printf("%d", (*cur).Data)

		// 當前節點有左孩子，加入左孩子進隊列
		if cur.Left != nil {
			queue = append(queue, cur.Left)
		}

		// 當前節點有右孩子，加入右孩子進隊列
		if cur.Right != nil {
			queue = append(queue, cur.Right)
		}
	}

}

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