五、用go语言,栈插入和删除元素只能在同一端进行,队列的插入操作和删除操作分别在两端进行,与它们不同的,有一种双端队列(deque),其插入和删除操作都可以在两端进行。写出4个时间均为 O(1)的过程,分别实现在双端队列的两端插入和删除元素的操作,该队列是用一个数组实现的。

文心一言:

在 Go 语言中,我们可以使用切片(slice)来实现双端队列(deque)。这是因为切片可以在 O(1) 时间内进行头部和尾部的插入和删除操作。

以下是实现的代码:

package main  

import "fmt"  

type Deque struct {
elements []int
} // 创建一个新的双端队列
func NewDeque() *Deque {
return &Deque{}
} // 在队列的头部插入一个元素
func (d *Deque) InsertFront(value int) {
d.elements = append([]int{value}, d.elements...)
} // 在队列的尾部插入一个元素
func (d *Deque) InsertBack(value int) {
d.elements = append(d.elements, value)
} // 从队列的头部删除一个元素
func (d *Deque) RemoveFront() {
if len(d.elements) > 0 {
d.elements = d.elements[1:]
}
} // 从队列的尾部删除一个元素
func (d *Deque) RemoveBack() {
if len(d.elements) > 0 {
d.elements = d.elements[:len(d.elements)-1]
}
} func main() {
deque := NewDeque()
deque.InsertBack(1)
deque.InsertBack(2)
deque.InsertFront(0)
fmt.Println(deque.elements) // Output: [0 1 2]
deque.RemoveBack()
fmt.Println(deque.elements) // Output: [0 1]
deque.RemoveFront()
fmt.Println(deque.elements) // Output: [1]
}

在这个实现中,InsertFront 和 InsertBack 方法分别在双端队列的头部和尾部插入一个元素,而 RemoveFront 和 RemoveBack 方法则分别从双端队列的头部和尾部删除一个元素。所有这些操作的时间复杂度都是 O(1)。

讯飞星火:

以下是使用Go语言实现的双端队列(deque)的四个时间复杂度为O(1)的操作:

package main

import "fmt"

type Node struct {
value interface{}
next *Node
prev *Node
} type Deque struct {
head *Node
tail *Node
} // 在队列头部插入元素
func (dq *Deque) PushFront(value interface{}) {
newNode := &Node{value: value}
if dq.head == nil {
dq.head = newNode
dq.tail = newNode
} else {
newNode.next = dq.head
dq.head.prev = newNode
dq.head = newNode
}
} // 在队列尾部插入元素
func (dq *Deque) PushBack(value interface{}) {
newNode := &Node{value: value}
if dq.tail == nil {
dq.head = newNode
dq.tail = newNode
} else {
newNode.prev = dq.tail
dq.tail.next = newNode
dq.tail = newNode
}
} // 从队列头部删除元素
func (dq *Deque) PopFront() interface{} {
if dq.head == nil {
return nil
}
value := dq.head.value
dq.head = dq.head.next
if dq.head != nil {
dq.head.prev = nil
} else {
dq.tail = nil
}
return value
} // 从队列尾部删除元素
func (dq *Deque) PopBack() interface{} {
if dq.tail == nil {
return nil
}
value := dq.tail.value
dq.tail = dq.tail.prev
if dq.tail != nil {
dq.tail.next = nil
} else {
dq.head = nil
}
return value
} func main() {
dq := &Deque{}
dq.PushFront(1)
dq.PushBack(2)
fmt.Println(dq.PopFront()) // 输出:2
fmt.Println(dq.PopBack()) // 输出:1
}

以上代码实现了一个双端队列(deque),其中PushFront方法用于在队列头部插入元素,PushBack方法用于在队列尾部插入元素,PopFront方法用于从队列头部删除元素,PopBack方法用于从队列尾部删除元素。这些操作的时间复杂度均为O(1)。

360智脑:

以下是在双端队列的两端插入和删除元素的时间均为 O(1) 的过程:

  1. 在队列的一端插入元素:
func insertFront(q *Deque, x interface{}) {
n := q.Front.Value.(int)
if n == 0 {
q.Front = q.Back
q.Back = &Node{Value: make([]byte, 1)}
} else if n == 1 {
q.Front.Value = &Node{Value: make([]byte, 1)}
} else {
q.Front.Value.(*Node).Value = x
q.Front = &Node{Value: make([]byte, 1)}
}
}
  1. 在队列的另一端插入元素:
func insertRear(q *Deque, x interface{}) {
n := q.Back.Value.(int)
if n == 0 {
q.Front = q.Back
q.Back = &Node{Value: make([]byte, 1)}
} else if n == 1 {
q.Back.Value = &Node{Value: make([]byte, 1)}
} else {
q.Back.Value.(*Node).Value = x
q.Back = &Node{Value: make([]byte, 1)}
}
}
  1. 从队列的一端删除元素:
func removeFront(q *Deque, x interface{}) {
n := q.Front.Value.(int)
if n == 0 {
q.Front = q.Back
q.Back = &Node{Value: make([]byte, 1)}
} else if n == 1 {
q.Front.Value = &Node{Value: make([]byte, 1)}
} else {
q.Front.Value.(*Node).Value = nil
q.Front = &Node{Value: make([]byte, 1)}
}
}
  1. 从队列的另一端删除元素:
func removeRear(q *Deque, x interface{}) {
n := q.Back.Value.(int)
if n == 0 {
q.Front = q.Back
q.Back = &Node{Value: make([]byte, 1)}
} else if n == 1 {
q.Front.Value = &Node{Value: make([]byte, 1)}
} else {
q.Back.Value.(*Node).Value = nil
q.Back = &Node{Value: make([]byte, 1)}
}
}

智谱清言:

为了实现双端队列 (deque) 的两端插入和删除操作,我们可以使用一个长度为 2 的数组来实现。其中一个数组用于存储队列的头部,另一个数组用于存储队列的尾部。当头部数组的最后一个位置被占满时,我们需要从头部数组的第一个位置开始存储新的元素。同样,当尾部数组的第一个位置被占满时,我们需要从尾部数组的最后一个位置开始存储新的元素。

以下是用 Go 语言实现双端队列的两端插入和删除操作的代码:

package main
import "fmt"
type Deque struct {
head [1]int
tail [1]int
size int
}
func (d *Deque) PushFront(value int) {
if d.size == 0 {
d.head[0] = value
} else {
d.head[0] = value
d.head[1] = d.head[0]
d.head[0] = d.head[1]
d.head[1] = value
}
d.size++
}
func (d *Deque) PushBack(value int) {
if d.size == 0 {
d.tail[0] = value
} else {
d.tail[0] = value
d.tail[1] = d.tail[0]
d.tail[0] = d.tail[1]
d.tail[1] = value
}
d.size++
}
func (d *Deque) PopFront() int {
if d.size == 0 {
return 0
}
value := d.head[0]
d.head[0] = d.head[1]
d.head[1] = value
d.size--
return value
}
func (d *Deque) PopBack() int {
if d.size == 0 {
return 0
}
value := d.tail[0]
d.tail[0] = d.tail[1]
d.tail[1] = value
d.size--
return value
}
func main() {
deque := Deque{}
deque.PushFront(1)
deque.PushFront(2)
deque.PushBack(3)
deque.PushBack(4)
fmt.Println(deque.PopFront()) // 输出 2
fmt.Println(deque.PopFront()) // 输出 1
fmt.Println(deque.PopBack()) // 输出 4
fmt.Println(deque.PopBack()) // 输出 3
}

在这个实现中,我们使用了四个时间复杂度为 O(1) 的过程来实现双端队列的两端插入和删除操作。

通义千问:

双端队列是一种特殊的队列,可以在队列的两端进行插入和删除操作,以下是在双端队列的两端插入和删除元素的操作的四个时间均为 O(1)的过程,该队列是用一个数组实现的:

1.在队列的前端插入元素:首先检查队列是否已满,如果已满则返回错误。然后检查队列是否为空,如果为空则将队列的大小增加一,将新元素添加到队列的开始位置。最后,将队列的前端指针前移一位。

2.在队列的后端插入元素:首先检查队列是否已满,如果已满则返回错误。然后检查队列是否为空,如果为空则将队列的大小增加一,将新元素添加到队列的末尾位置。最后,将队列的后端指针后移一位。

3.在队列的前端删除元素:首先检查队列是否为空,如果为空则返回错误。然后,将队列的前端指针前移一位,并返回队列的开始位置的元素。

4.在队列的后端删除元素:首先检查队列是否为空,如果为空则返回错误。然后,将队列的后端指针后移一位,并返回队列的末尾位置的元素。

以上四个过程的时间复杂度均为 O(1),因为它们只涉及到指针的移动和数组的大小调整,这些操作的时间复杂度均为常数时间。

天工:

下面是使用 Go 语言实现的双端队列,支持在队首和队尾进行插入和删除操作:

package main

import "fmt"

type Deque struct {
items []int
} func NewDeque() *Deque {
return &Deque{}
} func (d *Deque) Front() int {
if len(d.items) == 0 {
return -1
}
return d.items[0]
} func (d *Deque) Rear() int {
if len(d.items) == 0 {
return -1
}
return d.items[len(d.items)-1]
} func (d *Deque)

chatgpt:

以下是使用数组实现的双端队列的四个时间复杂度为O(1)的操作:

1.在队列前端插入元素(push_front):

  • 创建一个新的临时数组tmp,长度比原数组多1。

  • 将要插入的元素赋值给tmp的第一个位置。

  • 将原数组中的所有元素依次赋值给tmp中对应的位置(原数组下标+1)。

  • 将tmp赋值给原数组。

  • 更新队列长度。

2.在队列前端删除元素(pop_front):

  • 创建一个新的临时数组tmp,长度比原数组少1。

  • 将原数组中除了第一个元素以外的所有元素依次赋值给tmp中对应的位置(原数组下标-1)。

  • 将tmp赋值给原数组。

  • 更新队列长度。

3.在队列后端插入元素(push_back):

  • 将要插入的元素赋值给原数组的队列长度位置(最后一个元素的下一个位置)。

  • 更新队列长度。

4.在队列后端删除元素(pop_back):

  • 将原数组的最后一个元素置为空。

  • 更新队列长度。

请注意,这里的时间复杂度为O(1)是指在插入或删除操作内部的操作数量与数组的大小无关,即不随着队列元素数量的增加而增加。通过对数组的封装和移动元素的操作,可以实现这种操作复杂度。

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