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Golang container/list链表与队列实现实践

P粉602998670

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发布时间:2025-09-22 17:43:01

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来源于php中文网

原创

container/list提供双向链表,支持O(1)插入删除,可用于实现队列、栈等结构,但查找为O(n),需注意类型断言和并发安全问题。

golang container/list链表与队列实现实践

Go语言标准库中的

container/list
包提供了一个双向链表的实现,可以灵活地用于构建链表、队列、等数据结构。它不是泛型(在Go 1.18之前),但通过
interface{}
实现了通用性。下面介绍其基本用法与常见实践场景。

container/list 基本操作

container/list
的核心是一个双向链表结构,每个节点包含前驱和后继指针。通过
List
类型的实例进行操作。

常用方法包括:

  • list.Init():初始化或清空列表
  • list.PushFront(v):在头部插入元素
  • list.PushBack(v):在尾部插入元素
  • list.Remove(e):删除指定元素(传入*Element)
  • list.Front():返回第一个元素(*Element)
  • list.Back():返回最后一个元素(*Element)
  • e.Next(), e.Prev():获取下一个或上一个节点
示例:创建链表并遍历
package main

import (
    "container/list"
    "fmt"
)

func main() {
    l := list.New()
    l.PushBack(1)
    l.PushBack(2)
    l.PushBack(3)

    for e := l.Front(); e != nil; e = e.Next() {
        fmt.Println(e.Value)
    }
}

使用 list 实现队列(FIFO)

队列遵循“先进先出”原则,可以用

PushBack
入队,
Remove(Front())
出队。

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简单封装一个队列结构:

type Queue struct {
    list *list.List
}

func NewQueue() *Queue {
    return &Queue{list: list.New()}
}

func (q *Queue) Enqueue(value interface{}) {
    q.list.PushBack(value)
}

func (q *Queue) Dequeue() interface{} {
    if q.list.Len() == 0 {
        return nil
    }
    front := q.list.Front()
    return q.list.Remove(front)
}

func (q *Queue) Len() int {
    return q.list.Len()
}

func (q *Queue) Front() interface{} {
    if q.list.Len() == 0 {
        return nil
    }
    return q.list.Front().Value
}
使用示例:
q := NewQueue()
q.Enqueue("first")
q.Enqueue("second")
fmt.Println(q.Dequeue()) // 输出 first
fmt.Println(q.Dequeue()) // 输出 second

实现栈(LIFO)

栈是“后进先出”,可以用

PushBack
入栈,
Remove(Back())
出栈。

type Stack struct {
    list *list.List
}

func NewStack() *Stack {
    return &Stack{list: list.New()}
}

func (s *Stack) Push(value interface{}) {
    s.list.PushBack(value)
}

func (s *Stack) Pop() interface{} {
    if s.list.Len() == 0 {
        return nil
    }
    back := s.list.Back()
    return s.list.Remove(back)
}

func (s *Stack) Peek() interface{} {
    if s.list.Len() == 0 {
        return nil
    }
    return s.list.Back().Value
}

注意事项与最佳实践

container/list
虽然方便,但也有一些使用上的限制和建议:

  • 性能考虑:插入和删除是O(1),但查找是O(n),不适合频繁查找的场景
  • 类型安全:使用
    interface{}
    需要手动类型断言,容易出错。Go 1.18+可考虑结合泛型封装更安全的结构
  • 内存开销:每个元素都有前后指针,比切片实现更占内存
  • 并发不安全
    List
    本身不支持并发读写,多协程环境下需加锁保护

基本上就这些。对于大多数中小型项目,

container/list
足够应对链表、队列、栈等需求,关键在于理解其接口设计和合理封装。实际开发中,若性能要求高或类型固定,也可以用切片实现队列(ring buffer),但
List
在逻辑清晰度和灵活性上有优势。

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