数据结构 | 再也不怕被问栈跟队列了

简介: 数据结构 | 再也不怕被问栈跟队列了

栈:


概念:


百度百科:


栈(stack)又名堆栈,它是一种运算受限的线性表。限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。这一端被称为栈顶,相对地,把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈,它是把新元素放到栈顶元素的上面,使之成为新的栈顶元素;从一个栈删除元素又称作出栈或退栈,它是把栈顶元素删除掉,使其相邻的元素成为新的栈顶元素。


简单来说,栈就是一种先进后出的数据结构,图示如下

image.png


栈的实现:


1.数组

package com.study.spring.transaction.stack;
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
/**
 * @author dmz
 * @date Create in 23:44 2019/8/12
 */
@Getter
@Setter
public class ArrayStack<T> {
    public ArrayStack(int size) {
        this.size = size;
        this.array = new Object[size];
    }
    // 初始化的大小
    private int size;
    private Object[] array;
    // 下一次要放入的元素的位置
    private int currentIndex;
    public void push(T t) {
        if (currentIndex == size) {
            throw new RuntimeException("栈中元素已满");
        }
        array[currentIndex++] = t;
    }
    public T pop() {
        if (currentIndex == 0) {
            throw new RuntimeException("栈中已经没有元素啦");
        }
        Object o = array[--currentIndex];
        return (T) o;
    }
}
package com.study.spring.transaction.stack;
/**
 * @author dmz
 * @date Create in 23:43 2019/8/12
 */
public class StackDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayStack<Integer> arrayStack = new ArrayStack<>(5);
        arrayStack.push(1);
        arrayStack.push(2);
        arrayStack.push(3);
        arrayStack.push(4);
        arrayStack.push(5);
        System.out.println(arrayStack.pop());
        System.out.println(arrayStack.pop());
        System.out.println(arrayStack.pop());
        System.out.println(arrayStack.pop());
        System.out.println(arrayStack.pop());
    }
}

运行结果就不贴了,大家可以自行运行测试

2.链表

package com.study.spring.transaction.stack;
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import java.util.LinkedList;
/**
 * @author dmz
 * @date Create in 0:01 2019/8/13
 */
@Getter
@Setter
public class LinkStack<T> {
    // 最大容量
    private int size;
    // 存储数据的链表
    private LinkedList<T> linkedList;
    public LinkStack(int size) {
        this.size = size;
        this.linkedList = new LinkedList<T>();
    }
    public void push(T t) {
        if (linkedList.size() < size) {
            linkedList.add(t);
        } else {
            throw new RuntimeException("栈中元素已满");
        }
    }
    public T pop() {
        if (linkedList.size() == 0) {
            throw new RuntimeException("栈中已经没有元素啦");
        }
        return linkedList.removeLast();
    }
}

大家可以按照数组的方式自行测试。其实JDK中的LinkedList本身就已经实现了栈这种数据结构。大家可以直接查找LinkedList中的push以及pop方法

image.png

队列:


概念:


队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。


简单来说,队列就是一种先进先出的数据结构,如下图所示:

image.png


队列的实现:


1.数组

package com.study.spring.transaction.queue;
import lombok.Data;
/**
 * @author dmz
 * @date Create in 0:25 2019/8/13
 */
@Data
public class ArrayQueue<T> {
    private int size;
    private Object[] objects;
    // 下个加入的元素的下标
    private int currentIndex;
    public ArrayQueue(int size) {
        this.size = size;
        currentIndex = size - 1;
        objects = new Object[size];
    }
    public void offer(T t) {
        if (currentIndex < 0) {
            throw new RuntimeException("队列中元素已满");
        }
        objects[currentIndex--] = t;
    }
    public T peek() {
        if (0 == size) {
            throw new RuntimeException("队列中已经没有元素啦");
        }
        return (T) objects[--size];
    }
}
/**
 * @author dmz
 * @date Create in 0:25 2019/8/13
 */
public class QueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayQueue<Integer> arrayQueue = new ArrayQueue<>(5);
        arrayQueue.offer(5);
        arrayQueue.offer(4);
        arrayQueue.offer(3);
        arrayQueue.offer(2);
        arrayQueue.offer(1);
        System.out.println(arrayQueue.peek());
        System.out.println(arrayQueue.peek());
        System.out.println(arrayQueue.peek());
        System.out.println(arrayQueue.peek());
        System.out.println(arrayQueue.peek());
        System.out.println(arrayQueue.peek());
    }
}

2.链表

package com.study.spring.transaction.queue;
import lombok.Data;
import java.util.LinkedList;
/**
 * @author dmz
 * @date Create in 0:25 2019/8/13
 */
@Data
public class LinkQueue<T> {
    private int size;
    private LinkedList<T> linkedList;
    public LinkQueue(int size) {
        this.size = size;
        linkedList = new LinkedList<>();
    }
    public void offer(T t) {
        if (size == linkedList.size()) {
            throw new RuntimeException("队列中元素已满");
        }
        linkedList.addLast(t);
    }
    public T peek() {
        if (size == 0) {
            throw new RuntimeException("队列中已经没有元素啦");
        }
        return linkedList.removeLast();
    }
}

关于链表的实现我也不验证了,大家可以参考之前的示例进行验证。


为什么需要队列跟栈这些数据结构?


通过 上面的例子已经讲解不知道大家有没有这个疑惑?既然栈跟队列可以通过数组或链表实现,它们其实就是一个受限的数组或链表。相比于数组跟链表,栈跟队列这种数据结构带来的更多不过是限制罢了,那么为什么我们还需要它们呢?事实上,从功能上来看,数组跟链表确实能完全提代这两种数据结构,但是我们要知道的是,特点的数据结构是对特定场景的抽象,而且数组跟链表暴露了过多的操作接口,虽然操作上更加灵活,但是使用时就更加不可控,更容易出错。


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