Go数据结构-栈

1. 栈的介绍

2. 栈的应用

3. 栈入门

package main

import (
	"fmt"
	"errors"
)

//使用数组来模拟一个栈的使用
type Stack struct {
	MaxTop int    // 表示我们栈最大可以存放数个数
	Top    int    // 表示栈顶, 因为栈顶固定，因此我们直接使用Top
	arr    [5]int // 数组模拟栈
}

//入栈
func (this *Stack) Push(val int) (err error) {

	//先判断栈是否满了
	if this.Top == this.MaxTop-1 {
		fmt.Println("stack full")
		return errors.New("stack full")
	}
	this.Top++
	//放入数据
	this.arr[this.Top] = val
	return
}

//出栈
func (this *Stack) Pop() (val int, err error) {
	//判断栈是否空
	if this.Top == -1 {
		fmt.Println("stack empty!")
		return 0, errors.New("stack empty")
	}

	//先取值，再 this.Top--
	val = this.arr[this.Top]
	this.Top--
	return val, nil

}

//遍历栈，注意需要从栈顶开始遍历
func (this *Stack) List() {
	//先判断栈是否为空
	if this.Top == -1 {
		fmt.Println("stack empty")
		return
	}
	fmt.Println("栈的情况如下：")
	for i := this.Top; i >= 0; i-- {
		fmt.Printf("arr[%d]=%d\n", i, this.arr[i])
	}

}

func main() {

	stack := &Stack{
		MaxTop: 5,  // 表示最多存放5个数到栈中
		Top:    -1, // 当栈顶为-1，表示栈为空
	}

	//入栈
	stack.Push(1)
	stack.Push(2)
	stack.Push(3)
	stack.Push(4)
	stack.Push(5)

	//显示
	stack.List()
	val, _ := stack.Pop()
	fmt.Println("出栈val=", val) // 5
	//显示
	stack.List() //

	fmt.Println()
	val, _ = stack.Pop()
	val, _ = stack.Pop()
	val, _ = stack.Pop()
	val, _ = stack.Pop()
	val, _ = stack.Pop()       // 出错
	fmt.Println("出栈val=", val) // 5
	//显示
	stack.List() //
}

4. 栈的计算表达式

package main
import (
	"fmt"
	"errors"
	"strconv"
)

//使用数组来模拟一个栈的使用
type Stack struct {
	MaxTop int  // 表示我们栈最大可以存放数个数
	Top int // 表示栈顶, 因为栈顶固定，因此我们直接使用Top
	arr [20]int // 数组模拟栈
}
//入栈
func (this *Stack) Push(val int) (err error) {

	//先判断栈是否满了
	if this.Top == this.MaxTop - 1 {
		fmt.Println("stack full")
		return errors.New("stack full")
	}
	this.Top++ 
	//放入数据
	this.arr[this.Top] = val
	return 
}

//出栈
func (this *Stack) Pop() (val int, err error) {
	//判断栈是否空
	if this.Top == -1 {
		fmt.Println("stack empty!")
		return 0, errors.New("stack empty")
	} 

	//先取值，再 this.Top--
	val =  this.arr[this.Top]
	this.Top--
	return val, nil

}
//遍历栈，注意需要从栈顶开始遍历
func (this *Stack) List() {
	//先判断栈是否为空
	if this.Top == -1 {
		fmt.Println("stack empty")
		return 
	}
	fmt.Println("栈的情况如下：")
	for i := this.Top; i >= 0; i-- {
		fmt.Printf("arr[%d]=%d\n", i, this.arr[i])
	}

}
//判断一个字符是不是一个运算符[+, - , * , /]
func (this *Stack) IsOper(val int) bool {

	if val == 42 || val == 43 || val == 45 || val == 47 {
		return true
	} else {
		return false
	}
}

//运算的方法
func (this *Stack) Cal(num1 int, num2 int, oper int) int{
	res := 0
	switch oper {
		case 42 :
			res = num2 * num1
		case 43 :
			res = num2 + num1
		case 45 :
			res = num2 - num1
		case 47 :
			res = num2 / num1
		default :
			fmt.Println("运算符错误.")
	}
	return res
}

//编写一个方法，返回某个运算符的优先级[程序员定义]
//[* / => 1 + - => 0]
func (this *Stack) Priority(oper int) int {
	res := 0
	if oper == 42 || oper == 47 {
		res = 1
	} else if oper == 43 || oper == 45 {
		res = 0
	} 
	return res
} 

func main() {

	//数栈
	numStack := &Stack{
		MaxTop : 20,
		Top : -1,
	}
	//符号栈
	operStack := &Stack{
		MaxTop : 20,
		Top : -1,
	}

	exp := "30+30*6-4-6"
	//定义一个index ，帮助扫描exp
	index := 0
	//为了配合运算，我们定义需要的变量
	num1 := 0
	num2 := 0
	oper := 0
	result := 0
	keepNum := "" 

	for {
		//这里我们需要增加一个逻辑，
		//处理多位数的问题
		ch := exp[index:index+1] // 字符串.
		//ch ==>"+" ===> 43
		temp := int([]byte(ch)[0]) // 就是字符对应的ASCiI码
		if operStack.IsOper(temp) { // 说明是符号

			//如果operStack  是一个空栈， 直接入栈
			if operStack.Top == -1 { //空栈
				operStack.Push(temp)
			}else {
				//如果发现opertStack栈顶的运算符的优先级大于等于当前准备入栈的运算符的优先级
				//，就从符号栈pop出，并从数栈也pop 两个数，进行运算，运算后的结果再重新入栈
				//到数栈， 当前符号再入符号栈
				if operStack.Priority(operStack.arr[operStack.Top]) >= 
					operStack.Priority(temp) {
						num1, _ = numStack.Pop()
						num2, _ = numStack.Pop()
						oper, _ = operStack.Pop()
						result = operStack.Cal(num1,num2, oper)
						//将计算结果重新入数栈
						numStack.Push(result)
						//当前的符号压入符号栈
						operStack.Push(temp)

				}else {
					operStack.Push(temp)
				}

			}


		} else { //说明是数
			
			//处理多位数的思路
			//1.定义一个变量 keepNum string, 做拼接
			keepNum += ch 
			//2.每次要向index的后面字符测试一下，看看是不是运算符，然后处理
			//如果已经到表达最后，直接将 keepNum
			if index == len(exp) - 1 { 
				val, _ := strconv.ParseInt(keepNum, 10, 64)
				numStack.Push(int(val))
			} else {
				//向index 后面测试看看是不是运算符 [index]
				if operStack.IsOper(int([]byte(exp[index+1:index+2])[0])) {
					val, _ := strconv.ParseInt(keepNum, 10, 64)
					numStack.Push(int(val))
					keepNum = ""
				}
			}
		}

		//继续扫描
		//先判断index是否已经扫描到计算表达式的最后
		if index + 1 == len(exp) {
			break
		}
		index++

	}

	//如果扫描表达式 完毕，依次从符号栈取出符号，然后从数栈取出两个数，
	//运算后的结果，入数栈，直到符号栈为空
	for {
		if operStack.Top == -1 {
			break //退出条件
		}
		num1, _ = numStack.Pop()
		num2, _ = numStack.Pop()
		oper, _ = operStack.Pop()
		result = operStack.Cal(num1,num2, oper)
		//将计算结果重新入数栈
		numStack.Push(result)
		
	}

	//如果我们的算法没有问题，表达式也是正确的，则结果就是numStack最后数
	res, _ := numStack.Pop()
	fmt.Printf("表达式%s = %v", exp, res)
}