乘风原创程序

  • Go?container包的介绍
  • 2022/1/11 14:51:01
  • 1.简介

    container — 容器数据类型:该包实现了三个复杂的数据结构:堆、链表、环

    • list:go中对链表的实现,其中list:双向链表,element:链表中的元素
    • ring:实现的是一个循环链表,也就是我们俗称的环
    • heap:go中对堆的实现

    2.list

    简单实用:

    func main()  {
     // 初始化双向链表
     l := list.new()
     // 链表头插入
     l.pushfront(1)
     // 链表尾插入
     l.pushback(2)
     l.pushfront(3)
     // 从头开始遍历
     for head := l.front();head != nil;head = head.next() {
      fmt.println(head.value)
     }
    }
    
    

    方法列表:

    type element
        func (e *element) next() *element                                   // 返回该元素的下一个元素,如果没有下一个元素则返回 nil
        func (e *element) prev() *element                                   // 返回该元素的前一个元素,如果没有前一个元素则返回nil
    
    type list                               
        func new() *list                                                    // 返回一个初始化的list
        func (l *list) back() *element                                      // 获取list l的最后一个元素
        func (l *list) front() *element                                     // 获取list l的第一个元素
        func (l *list) init() *list                                         // list l 初始化或者清除 list l
        func (l *list) insertafter(v interface{}, mark *element) *element   // 在 list l 中元素 mark 之后插入一个值为 v 的元素,并返回该元素,如果 mark 不是list中元素,则 list 不改变
        func (l *list) insertbefore(v interface{}, mark *element) *element  // 在 list l 中元素 mark 之前插入一个值为 v 的元素,并返回该元素,如果 mark 不是list中元素,则 list 不改变
        func (l *list) len() int                                            // 获取 list l 的长度
        func (l *list) moveafter(e, mark *element)                          // 将元素 e 移动到元素 mark 之后,如果元素e 或者 mark 不属于 list l,或者 e==mark,则 list l 不改变
        func (l *list) movebefore(e, mark *element)                         // 将元素 e 移动到元素 mark 之前,如果元素e 或者 mark 不属于 list l,或者 e==mark,则 list l 不改变
        func (l *list) movetoback(e *element)                               // 将元素 e 移动到 list l 的末尾,如果 e 不属于list l,则list不改变             
        func (l *list) movetofront(e *element)                              // 将元素 e 移动到 list l 的首部,如果 e 不属于list l,则list不改变             
        func (l *list) pushback(v interface{}) *element                     // 在 list l 的末尾插入值为 v 的元素,并返回该元素              
        func (l *list) pushbacklist(other *list)                            // 在 list l 的尾部插入另外一个 list,其中l 和 other 可以相等               
        func (l *list) pushfront(v interface{}) *element                    // 在 list l 的首部插入值为 v 的元素,并返回该元素              
        func (l *list) pushfrontlist(other *list)                           // 在 list l 的首部插入另外一个 list,其中 l 和 other 可以相等              
        func (l *list) remove(e *element) interface{}                       // 如果元素 e 属于list l,将其从 list 中删除,并返回元素 e 的值
    

    2.1数据结构

    节点定义:

    type element struct {
     // 后继指针,前向指针
     next, prev *element
    
     // 链表指针,属于哪个链表
     list *list
    
     // 节点value
     value interface{}
    }
    
    

    双向链表定义:

    type list struct {
      // 根元素
     root element // sentinel list element, only &root, root.prev, and root.next are used
     // 实际节点数量
      len  int     // current list length excluding (this) sentinel element
    }
    
    

    初始化:

    // 通过工厂方法返回list指针
    func new() *list { return new(list).init() }
    
    func (l *list) init() *list {
     l.root.next = &l.root
     l.root.prev = &l.root
     l.len = 0
     return l
    }
    
    

    这里可以看到root节点作为一个根节点,不承担数据,也不是实际的链表节点,节点数量len没算上它,再初始化的时候,root节点会成为一个只有一个节点的环(前后指针都指向自己)

    2.2插入元素

    头插法:

    func (l *list) front() *element {
     if l.len == 0 {
      return nil
     }
     return l.root.next
    }
    
    func (l *list) pushfront(v interface{}) *element {
     l.lazyinit()
     return l.insertvalue(v, &l.root)
    }
    
    

    尾插法:

    func (l *list) back() *element {
     if l.len == 0 {
      return nil
     }
     return l.root.prev
    }
    
    func (l *list) pushback(v interface{}) *element {
     l.lazyinit()
     return l.insertvalue(v, l.root.prev)
    }
    
    

    在指定元素后新增元素:

    func (l *list) insert(e, at *element) *element {
     e.prev = at
     e.next = at.next
     e.prev.next = e
     e.next.prev = e
     e.list = l
     l.len++
     return e
    }
    
    

    这里有个延迟初始化的逻辑:lazyinit,把初始化操作延后,仅在实际需要的时候才进行

    func (l *list) lazyinit() {
     if l.root.next == nil {
      l.init()
     }
    }
    
    

    移除元素:

    // remove 从双向链表中移除一个元素e,递减链表的长度,返回该元素e 
    func (l *list) remove(e *element) *element {
      e.prev.next = e.next
      e.next.prev = e.prev
      e.next = nil // 防止内存泄漏
      e.prev = nil // 防止内存泄漏
      e.list = nil
      l.len --
      return e 
    }
    
    

    3.ring

    go中提供的ring是一个双向的循环链表,与list的区别在于没有表头和表尾,ring表头和表尾相连,构成一个环

    使用demo:

    func main()  {
    
     // 初始化3个元素的环,返回头节点
     r := ring.new(3)
     // 给环填充值
     for i := 1;i <= 3;i++{
      r.value = i
      r = r.next()
     }
     sum := 0
     // 对环的每个元素进行处理
     r.do(func(i interface{}) {
      sum = i.(int) + sum
     })
     fmt.println(sum)
    }
    
    

    方法列表:

    type ring
        func new(n int) *ring  // 初始化环
        func (r *ring) do(f func(interface{}))  // 循环环进行操作
        func (r *ring) len() int // 环长度
        func (r *ring) link(s *ring) *ring // 连接两个环
        func (r *ring) move(n int) *ring // 指针从当前元素开始向后移动或者向前(n 可以为负数)
        func (r *ring) next() *ring // 当前元素的下个元素
        func (r *ring) prev() *ring // 当前元素的上个元素
        func (r *ring) unlink(n int) *ring // 从当前元素开始,删除 n 个元素
    
    

    3.1数据结构

    环节点数据结构:

    type ring struct {
     next, prev *ring // 前继和后继指针
     value      interface{} // for use by client; untouched by this library
    }
    
    

    初始化一个环:后继和前继指针都指向自己

    func (r *ring) init() *ring {
     r.next = r
     r.prev = r
     return r
    }
    
    

    初始化指定数量个节点的环

    func new(n int) *ring {
     if n <= 0 {
      return nil
     }
     r := new(ring)
     p := r
     for i := 1; i < n; i++ {
      p.next = &ring{prev: p}
      p = p.next
     }
     p.next = r
     r.prev = p
     return r
    }
    
    

    遍历环,对个元素执行指定操作:

    func (r *ring) do(f func(interface{})) {
     if r != nil {
      f(r.value)
      for p := r.next(); p != r; p = p.next {
       f(p.value)
      }
     }
    }
    
    

    4.heap

    go中堆使用的数据结构是最小二叉树,即根节点比左边子树和右边子树的所有值都小

    使用demo:需要实现interface接口,go中堆都是实现这个接口,定义了排序,插入和删除方法

    type interface interface {
        sort.interface
        push(x interface{}) // add x as element len()
        pop() interface{}   // remove and return element len() - 1.
    }
    
    

    实现接口:

    // an intheap is a min-heap of ints.
    type intheap []int
    
    func (h intheap) len() int           { return len(h) }
    func (h intheap) less(i, j int) bool { return h[i] < h[j] }
    func (h intheap) swap(i, j int)      { h[i], h[j] = h[j], h[i] }
    
    func (h *intheap) push(x interface{}) {
     // push and pop use pointer receivers because they modify the slice's length,
     // not just its contents.
     *h = append(*h, x.(int))
    }
    
    func (h *intheap) pop() interface{} {
     old := *h
     n := len(old)
     x := old[n-1]
     *h = old[0 : n-1]
     return x
    }
    
    // this example inserts several ints into an intheap, checks the minimum,
    // and removes them in order of priority.
    func example_intheap() {
     h := &intheap{2, 1, 5}
     heap.init(h)
     heap.push(h, 3)
     fmt.printf("minimum: %d\n", (*h)[0])
     for h.len() > 0 {
      fmt.printf("%d ", heap.pop(h))
     }
     // output:
     // minimum: 1
     // 1 2 3 5
    }
    
    

    4.1数据结构

    上浮:

    func push(h interface, x interface{}) {
     h.push(x)
     up(h, h.len()-1)
    }
    
    func up(h interface, j int) {
     for {
      i := (j - 1) / 2 // parent
      if i == j || !h.less(j, i) {
       break
      }
      h.swap(i, j)
      j = i
     }
    }
    
    

    下沉:

    func pop(h interface) interface{} {
     n := h.len() - 1
     h.swap(0, n)
     down(h, 0, n)
     return h.pop()
    }
    
    func down(h interface, i0, n int) bool {
     i := i0
     for {
      j1 := 2*i + 1
      if j1 >= n || j1 < 0 { // j1 < 0 after int overflow
       break
      }
      j := j1 // left child
      if j2 := j1 + 1; j2 < n && h.less(j2, j1) {
       j = j2 // = 2*i + 2  // right child
      }
      if !h.less(j, i) {
       break
      }
      h.swap(i, j)
      i = j
     }
     return i > i0
    }
    
    

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