Stack 栈的实现与应用

简介: Stack 栈的实现与应用

1. 概念    

栈(Stack)是一种数据结构,是一种特殊的线性表,它是按照后进先出(Last-In-First-Out, LIFO)原则工作的线性数据结构。栈中的插入和删除元素的操作只能在栈顶进行,因此栈也被称为“后进先出表”。栈可以用数组或链表实现。

栈最基本的操作是:入栈(Push)、出栈(Pop)和获取栈顶元素(Top)。其中,入栈操作将元素放到栈顶,出栈操作将栈顶元素移除并返回其值,获取栈顶元素则是获取栈顶元素的值但是不移除栈顶元素。

另外,栈还有一些其他的常用操作,如:判断栈是否为空(IsEmpty)、获取栈中元素的个数(Size)、清空栈中的所有元素(Clear)等。

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2. 常用的栈的方法

2.1 方法

方法

功能
push() 在栈顶插入元素
pop() 删除栈顶元素,并返回该元素的值。如果栈为空,则抛出EmptyStackException异常
peek() 返回该元素的值。如果栈为空,则抛出EmptyStackException异常
empty() 如果栈为空返回true,或者返回false
size()

返回栈内元素个数


2.2 代码

public static void main(String[] args) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        //插入A B C
        stack.push('A');
        stack.push('B');
        stack.push('C');
        System.out.println(stack.size());//获得栈中元素个数,打印   3
        System.out.println(stack.pop());//删除并获得栈顶元素 C
        System.out.println(stack.pop());//删除并获得栈顶元素 B
        stack.push('D');//栈顶插入D
        System.out.println(stack.empty());
}

注意:

  • 方法push(),pop(),peek()都是在栈顶执行插入,删除以及检索操作。isEmpty()和size()是标准的集合方法。
  • 栈顶操作的pop(),peek()的执行条件是栈不为空。


3. 自己实现栈

3.1 构造MyStack

Stack是动态顺序表,可以使用数组来实现,则我们需要创建一个数组,还可以用一个创建一个变量记录栈内元素大小。

public class MyStack {
    public int[] elem;
    public int size = 0;
    public MyStack(){
        elem = new int[10];
    }
    //...
}


3.2 push()

先进行判断栈的容量大小是否足够,不够进行栈的扩容,在进行压栈,反之,直接压栈,并将记录栈的大小的size加1;

    //入栈、压栈
    public void push(int val){
        if(size == elem.length){
            ensureCapacity();
        }
        elem[size] = val;
        size++;
    }


3.3 ensureCapacity()

栈中的元素个数不小于容量时,要对容量进行扩容,就是将栈中的元素克隆到更大的数组中。

private void ensureCapacity() {
        elem = Arrays.copyOf(elem,2 * elem.length);
}


3.4 pop()

出栈的时候要进行判断栈是否为空,如果栈为空,抛出EmptyStackException异常,反之,将栈顶元素删除并抛出,记录栈元素大小的size 减1;

    public int pop(){
        if(size == 0 ){
            throw new EmptyStackException();
        }
        return elem[--size];
    }


3.5 peek()

只需要把栈顶元素返回,要进行判断栈是否为空,如果栈为空,抛出EmptyStackException异常。

    //获得栈顶
    public int peek(){
        if(size == 0){
            throw new EmptyStackException();
        }
        int key = size - 1;
        return elem[key];
    }


3.6 empty()

判断size大小,szie = 0; 则返回true,反之false;

1. //检查栈是否为空
2.     public boolean empty(){
3. return size == 0;
4.     }


3.7 szie()

直接返回size大小;

1. //栈内元素的个数
2. public int size(){
3. return size;
4.     }


4. 栈的应用

  1. 改变元素的序列
  2. 将递归转化为循环
  3. 括号匹配
  4. 逆波兰表达式求值
  1. 最小栈

这些都是较重要的应用,篇幅较大,我就放在了下篇博客,喜欢的可以点我主页查看。

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