Heap, Stack, Wörterbuch, Rot-Schwarz-Baum und andere Datenstrukturen in der Go-Sprache

Mit der Entwicklung der Informatik ist die Datenstruktur zu einem wichtigen Thema geworden. In der Softwareentwicklung sind Datenstrukturen sehr wichtig. Sie können die Effizienz und Lesbarkeit von Programmen verbessern und auch zur Lösung verschiedener Probleme beitragen. In der Go-Sprache sind auch Datenstrukturen wie Heap, Stack, Dictionary und Red-Black-Tree sehr wichtig. In diesem Artikel werden diese Datenstrukturen und ihre Implementierung in der Go-Sprache vorgestellt.

1. Heap

Heap ist eine klassische Datenstruktur, die zur Lösung von Prioritätswarteschlangenproblemen verwendet wird. Eine Prioritätswarteschlange bezieht sich auf eine Warteschlange, die Elemente in der Reihenfolge ihrer Priorität herausnimmt. Der Heap kann verwendet werden, um schnell das Element mit der höchsten Priorität in der Warteschlange zu finden, sodass Einfüge-, Lösch- und Suchvorgänge innerhalb einer Zeitkomplexität von O(log n) implementiert werden können.

In der Go-Sprache kann Heap mithilfe eines Container-/Heap-Pakets implementiert werden. Dieses Paket stellt eine Schnittstellendefinition bereit, die drei Methoden implementieren muss:

// Len gibt die Anzahl der Elemente im Heap zurück
func (h *heap) Len() int {

// ...

}

// Less vergleicht zwei Die Prioritätsgröße des Elements, die Rückgabe von true bedeutet, dass das erste Element eine höhere Priorität hat
func (h *heap) Less(i, j int) bool {

// ...

}

// Swap tauscht die Positionen zweier Elemente aus
func (h *heap) Swap(i, j int) {

// ...

}

Unter diesen muss die Less-Methode die Vergleichslogik der Elementprioritäten gemäß den tatsächlichen Anforderungen implementieren.

Nachdem Sie diese drei Methoden implementiert haben, können Sie einen Slice über die Methode heap.Init in einen Heap konvertieren. Wenn Sie Elemente hinzufügen oder entfernen müssen, können Sie die Methoden heap.Push und heap.Pop im Container/Heap-Paket verwenden.

2. Stack

Stack ist eine weitere gängige Datenstruktur, die eine First-in-Last-out-Datenspeicherung implementieren kann. Der Stapel wird hauptsächlich in Szenarien wie Programmaufrufen und Rekursionen verwendet. Er kann die Reihenfolge von Funktionsaufrufen aufzeichnen und Funktionsrückgaben erleichtern.

In der Go-Sprache können Sie die Listenstruktur im Container-/Listenpaket verwenden, um den Stapel zu implementieren. Es ist zu beachten, dass die Push- und Pop-Operationen des Stapels mit list.PushBack bzw. list.Back().Value.(type) implementiert werden müssen.

3. Dictionary

Dictionary (Map) ist eine häufig verwendete Datenstruktur, die die Speicherung und Abfrage von Schlüssel-Wert-Paaren realisieren kann. Wörterbücher sind auch eine sehr wichtige Datenstruktur in der Go-Sprache und werden häufig zum Aufzeichnen von Konfigurationen, statistischen Informationen usw. verwendet.

In der Go-Sprache können Wörterbücher direkt mit dem Schlüsselwort „map“ definiert werden. Wie folgt:

// Definieren Sie ein Wörterbuch
m := make(map[string]int)

// Fügen Sie Schlüssel-Wert-Paare hinzu
m["apple"] = 2
m["banana"] = 3

/ / Fragen Sie das Schlüssel-Wert-Paar ab
fmt.Println(m["apple"]) // Ausgabe 2

// Löschen Sie das Schlüssel-Wert-Paar
delete(m, "banana")

Es sollte beachtet werden dass der Schlüsseltyp des Wörterbuchs sein muss Es handelt sich um einen Datentyp, der den ==-Operator unterstützt, z. B. Zeichenfolge, Int usw. Ebenso muss der Werttyp des Wörterbuchs den Vorschriften in der Go-Sprache entsprechen.

4. Rot-Schwarz-Baum

Der Rot-Schwarz-Baum ist ein selbstausgleichender binärer Suchbaum, der Einfüge-, Lösch- und Suchvorgänge innerhalb einer Zeitkomplexität von O(log n) implementieren kann. Die Knoten des rot-schwarzen Baums haben zwei Farben, Rot und Schwarz. Sie haben die folgenden Eigenschaften:

• Der Wurzelknoten ist schwarz;
• Alle Blattknoten sind schwarze leere Knoten (das heißt, die Blattknoten werden nicht gespeichert). Daten) ;
• Alle roten Knoten müssen zwei schwarze untergeordnete Knoten haben (ein rot-schwarzer Baum stellt sicher, dass alle Pfade vom Wurzelknoten zu den Blattknoten die gleiche Anzahl schwarzer Knoten haben);
• Alle Pfade von jedem Knoten zu seinem Blatt Knoten Enthält die gleiche Anzahl schwarzer Knoten.

In der Go-Sprache können Sie das Container/rbtree-Paket verwenden, um rot-schwarze Bäume zu implementieren. Dieses Paket stellt eine Schnittstellendefinition bereit:

// Less vergleicht die Größe zweier Elemente und gibt true zurück, um anzugeben, dass das erste Element kleiner ist.
func (x *MyStruct) Less(than item) bool {

// ...

}

Unter diesen muss die Less-Methode die Größenvergleichslogik von Elementen entsprechend den tatsächlichen Anforderungen implementieren. Während der spezifischen Implementierung muss die MyStruct-Struktur in die Item-Struktur eingebettet werden, wie unten gezeigt:

Typ MyStruct struct {

item.Item
// ...

}

Nach der Implementierung der Less-Methode von MyStruct kann der Wurzelknoten des Baums über abgerufen werden Mit der Root-Methode im Container/rbtree-Paket können Sie den rot-schwarzen Baum über die Methoden Insert, Delete und Get einfügen, löschen und abfragen. Es ist zu beachten, dass die von diesem Paket bereitgestellte Get-Methode den passenden Knoten und nicht den Knotenwert zurückgibt.

Zusammenfassung

In diesem Artikel werden die häufig verwendeten Datenstrukturen in der Go-Sprache vorgestellt: Heap, Stack, Wörterbuch, Rot-Schwarz-Baum. Diese Datenstrukturen sind in der täglichen Entwicklung weit verbreitet und die Beherrschung ihrer Verwendung kann die Effizienz und Lesbarkeit unseres Codes verbessern.

In der tatsächlichen Entwicklung müssen wir die geeignete Datenstruktur basierend auf den tatsächlichen Anforderungen auswählen. Sie können beispielsweise einen Heap verwenden, wenn Sie eine Prioritätswarteschlange implementieren müssen, Sie können ein Wörterbuch verwenden, wenn Sie Schlüssel-Wert-Paare speichern müssen, Sie können einen Rot-Schwarz-Baum verwenden, wenn Sie eine schnelle Suche implementieren müssen usw.

Durch die Verwendung geeigneter Datenstrukturen kann unser Code effizienter, prägnanter und einfacher zu warten sein. Ich hoffe, dass dieser Artikel Ihnen beim Erlernen und Verwenden von Datenstrukturen hilfreich sein wird.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonHeap, Stack, Wörterbuch, Rot-Schwarz-Baum und andere Datenstrukturen in der Go-Sprache. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!