数据结构与算法——栈

简介: 今天来看看栈这种线性数据结构,非常的基础,我举个例子你就能明白了。比如你桌子上堆放的一摞文件,最先放的在最下面,拿的时候也是最后拿,最后放的在最上面,拿的时候也先拿到。这种满足了 先进后出,后进先出 特点的数据结构,就叫做栈。

1. 概述


今天来看看栈这种线性数据结构,非常的基础,我举个例子你就能明白了。比如你桌子上堆放的一摞文件,最先放的在最下面,拿的时候也是最后拿,最后放的在最上面,拿的时候也先拿到。这种满足了 先进后出,后进先出 特点的数据结构,就叫做栈。

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相信结合上图你能够看到,栈这种数据结构,插入和删除的操作都被局限在了栈的一端,插入数据叫做入栈,删除数据叫做出栈。


2. 栈的实现


栈有两种实现方式,一是使用数组,这种实现叫做顺序栈,二是使用链表,叫做链式栈。下面是其实现的代码:

顺序栈的代码实现

public class ArrayStack {
    private String[] items;//储存数据的数组
    private int size;//栈中数据个数
    public ArrayStack(int capacity) {
        this.items = new String[capacity];
        this.size = 0;
    }
    public ArrayStack() {
        this(10);
    }
    //入栈
    public boolean push(String value) {
        //如果栈已满,则扩容数组
        if(size == items.length) resize(items.length * 2);
        items[size ++] = value;
        return true;
    }
    //出栈
    public String pop() {
        if(size == 0) return null;
        return items[-- size];
    }
    //获取栈顶元素
    public String peek() {
        if(size == 0) return null;
        return items[size - 1];
    }
    //重新设置数组大小,用于扩容
    private void resize(int newSize) {
        String[] temp = new String[newSize];
        for (int i = 0; i < items.length; i++) {
            temp[i] = items[i];
        }
        items = temp;
    }
}


链式栈的代码实现

public class LinkedListStack {
    private Node head = null;//栈顶元素
    private int size = 0;//栈中元素个数
    //入栈
    public boolean push(String value) {
        Node node = new Node(value);
        if(head == null) {
            head = node;
            this.size ++;
            return true;
        }
        node.next = head;
        head = node;
        this.size ++;
        return true;
    }
    //出栈
    public String pop() {
        if(head == null) return null;
        String result = head.data;
        head = head.next;
        this.size --;
        return result;
    }
    //获取栈顶元素
    public String peek() {
        if(head == null) return null;
        return head.getData();
    }
    //判断栈是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return this.head == null;
    }
    //栈中元素的个数
    public int size() {
        return this.size;
    }
    //清空栈
    public void clear() {
        this.head = null;
        this.size = 0;
    }
    //打印栈中所有的元素
    public void print() {
        Node pNode = head;
        while(pNode != null) {
            System.out.print(pNode.getData() + "  ");
            pNode = pNode.next;
        }
        System.out.println();
    }
    //定义栈的节点
    public static class Node{
        private String data;
        private Node next;
        public Node(String data) {
            this.data = data;
            this.next = null;
        }
        public String getData() {
            return data;
        }
    }
}


3. 栈练习


下面思考一个练习题:如何使用栈来实现浏览器的前进和后退功能?我们在使用浏览器的时候,会新打开一个网页,如果连续打开了多个网页,我们可以后退,也可以前进,如果这时候又新打开了一个网页,那就不能在新页面中前进了。使用栈,我们可以轻松实现这个功能。

浏览器的前进后退功能代码实现

public class LinkedListStack {
    private Node head = null;//栈顶元素
    private int size = 0;//栈中元素个数
    //入栈
    public boolean push(String value) {
        Node node = new Node(value);
        if(head == null) {
            head = node;
            this.size ++;
            return true;
        }
        node.next = head;
        head = node;
        this.size ++;
        return true;
    }
    //出栈
    public String pop() {
        if(head == null) return null;
        String result = head.data;
        head = head.next;
        this.size --;
        return result;
    }
    //获取栈顶元素
    public String peek() {
        if(head == null) return null;
        return head.getData();
    }
    //判断栈是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return this.head == null;
    }
    //栈中元素的个数
    public int size() {
        return this.size;
    }
    //清空栈
    public void clear() {
        this.head = null;
        this.size = 0;
    }
    //打印栈中所有的元素
    public void print() {
        Node pNode = head;
        while(pNode != null) {
            System.out.print(pNode.getData() + "  ");
            pNode = pNode.next;
        }
        System.out.println();
    }
    //定义栈的节点
    public static class Node{
        private String data;
        private Node next;
        public Node(String data) {
            this.data = data;
            this.next = null;
        }
        public String getData() {
            return data;
        }
    }
}
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