数据结构——栈和队列

简介: 数据结构——栈和队列

目录



栈的API设计


栈代码实现


队列


队列的API设计


队列的实现


栈是一种基于先进后出(FILO)的数据结构,是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。先进入的数据被压入栈底,最后的数据在栈顶,需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据(最后个数据被第一个读出来)。数据进入到栈的动作为压栈,数据从栈中出去的动作为弹栈。



栈的API设计

image.png

栈代码实现

//栈
public class Stack<T> implements Iterable<T> {
    private Node head; //记录首结点
    private int N;  //栈中元素的个数
    //节点类
    private class Node{
        public T item;
        public Node next;
        public Node(T item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
    }
    //初始化头结点和元素个数
    public Stack(){
        this.head = new Node(null,null);
        N=0;
    }
    //判断当前栈中元素个数是否为0
    public boolean isEmpty(){
        return N==0;
    }
    //获取栈中元素的个数
    public int size(){
        return N;
    }
    //把t元素压入栈
    public void push(T t){
        //找到首结点指向的第一个结点
       Node oldTop = head.next;
        //创建新结点
       Node newTop = new Node(t,null);
        //让首结点指向新结点
       head.next = newTop;
        //让新结点指向原来的第一个结点
       newTop.next = oldTop;
        //元素个数+1;
       N++;
    }
    //弹出栈顶元素
    public T pop(){
        Node oldTop = head.next;
        if(oldTop==null){
            return null; //空栈
        }
        //让首结点指向原来第一个结点的下一个结点
        head.next = oldTop.next;
        //元素个数-1;
        N--;
        return oldTop.item;
    }
    //重写迭代器遍历方法
    //实现Iterable接口,重写接口的iterator方法;
    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new SIterator();
    }
    //实现Iterator接口,重写hasNext方法和next方法;
    private class SIterator implements Iterator<T>{
        private Node n;
        public SIterator(){
            this.n=head;
        }
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next!=null;
        }
        @Override
        public T next() {
            n = n.next;
            return n.item;
        }
    }
    //测试
    public static void main(String[] args) {
        //创建栈对象
        Stack<String> stack =new Stack<String>();
        //测试压栈
        stack.push("a");
        stack.push("b");
        stack.push("c");
        stack.push("d");
        //迭代器遍历
        for (String item : stack) {
            System.out.println(item);
        }
        System.out.println("------------------------------");
        //测试弹栈
        String result = stack.pop();
        System.out.println("弹出的元素是:"+result);
        System.out.println("剩余的元素个数:"+stack.size());
    }
}

队列

队列是一种基于先进先出(FIFO)的数据结构,是一种只能在一端进行插入,在另一端进行删除操作的特殊线性表,它按照先进先出的原则存储数据,先进入的数据,在读取数据时先读被读出来。

 

队列的API设计

image.png

队列的实现

//队列
public class Queue<T> implements Iterable<T> {
    private Node head; //记录首结点
    private Node last;  //记录最后一个结点
    private int N; //记录队列中元素的个数
    //节点类
    private class Node{
        public T item;
        public Node next;
        public Node(T item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
    }
    //初始化
    public  Queue(){
        this.head = new Node(null,null);
        this.last = null;
        this.N = 0;
    }
    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return N==0;
    }
    //返回队列中元素的个数
    public int size(){
        return N;
    }
    //向队列中插入元素t 入队 从尾结点入队
    public void enqueue(T t){
        //空队列 头结点和尾结点都指向null
       if(last==null){
           last = new Node(t,null); //元素t成为尾结点的值
           head.next = last;  //头结点指向尾结点
       }else{
           //当前尾结点last不为null
           Node oldLast = last;
           last = new Node(t,null); //元素t成为尾结点的值
           oldLast.next = last; //旧尾结点指向新尾结点
       }
        //元素个数+1
        N++;
    }
    //从队列中拿出一个元素 出队 从头结点出队
    public T dequeue(){
        if(isEmpty()){ //元素个数为 0
            return null;
        }
        Node oldFirst = head.next;
        head.next = oldFirst.next; //删除第一个元素
        N--;
        //因为出队列其实是在删除元素,因此如果队列中的元素被删除完了,需要重置last=null;
        if (isEmpty()){
            last=null;
        }
        return oldFirst.item;
    }
    //重写迭代器遍历方法
    //实现Iterable接口,重写接口的iterator方法;
    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new QIterator();
    }
    //实现Iterator接口,重写hasNext方法和next方法;
    private class QIterator implements Iterator<T>{
        private Node n;
        public QIterator(){
            this.n=head;
        }
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next!=null;
        }
        @Override
        public T next() {
            n = n.next;
            return n.item;
        }
    }
    //测试
    public static void main(String[] args) {
        //创建队列对象
        Queue<String> q = new Queue<>();
        //测试队列的enqueue方法
        q.enqueue("a");
        q.enqueue("b");
        q.enqueue("c");
        q.enqueue("d");
        for (String str : q) {
            System.out.println(str);
        }
        System.out.println("-------------------------------");
        //测试队列的dequeue方法
        String result = q.dequeue();
        System.out.println("出队列的元素是:"+result);
        System.out.println("剩余的元素个数:"+q.size());
    }
}


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