07-栈Stack

1.栈(Stack)

  1. 栈是一种特殊的线性表,只能在一端进行操作。

    往栈中添加元素的操作,一般叫做push,入栈。
    从栈中移除元素的操作,一般叫做pop,出栈(只能移除栈顶元素,也叫做弹出栈顶元素)。
    后进先出的原则:Last In First Out, LIFO
    在这里插入图片描述

2.栈空间

注意:这里所说的和内存中的栈空间是两个不同的概念

1.进程内存映像

进程内存映像即用户进程的虚拟空间,一共包含了4个部分的内容:

  • text代码段:是只读的,存放要执行的指令。
  • data数据段:存放全局或静态变量。
  • heap堆:运行时分配的内存(如用malloc,new函数申请的内存)
  • statck栈:存放局部变量和函数返回地址(所以说,调用一个方法/函数,即为这个方法开辟一个栈空间)

3.栈的接口设计

在这里插入图片描述

  • 思考:栈的内部实现是否可以直接利用以前学过的数据结构呢?

    因为栈的操作,主要就是对栈顶的元素进行出栈、入栈的操作。而动态数组和链表对尾部元素操作的时间复杂度都是O(1)。所以这两个都可以实现,且效率差不多。

4.实现:

4.1.直接继承ArrayList,复用其中的一些方法

  • 1.代码实现
	/**
	 * 描述:
	 *  栈,支持泛型
	 * @author txl
	 * @date 2021-11-19 23:40
	 */
	public class Stack<E> extends ArrayList<E> {
    
    
	
	      //直接继承自ArrayList
	//    public int size() {
    
    
	//        return 0;
	//    }
	
	      //直接继承自ArrayList
	//    public boolean isEmpty() {
    
    
	//        return false;
	//    }
	
	    /**
	     * 入栈
	     */
	    public void push(E element) {
    
    
	        add(element);
	    }
	
	    /**
	     * 出栈
	     */
	    public E pop() {
    
    
	        return remove(size-1);
	    }
	
	    /**
	     * 获取栈顶元素
	     */
	    public E top() {
    
    
	        return get(size - 1);
	    }
	}
  • 2.直接继承的坏处:

    继承了ArrayList中的其他方法,这些方法根本不符合Stack只能从栈顶出栈入栈的属性。比如:

    在这里插入图片描述

4.2.将ArrayList作为Stack的一个私有属性

  • 1.代码实现:这样更合理一些
	/**
	 * 描述:
	 *  栈,支持泛型
	 * @author txl
	 * @date 2021-11-19 23:40
	 */
	public class Stack<E>{
    
    
	
	    private List<E> list = new ArrayList<>();
	
	    public int size() {
    
    
	        return list.size();
	    }
	
	    public boolean isEmpty() {
    
    
	        return list.isEmpty();
	    }
	
	    /**
	     * 入栈
	     */
	    public void push(E element) {
    
    
	        list.add(element);
	    }
	
	    /**
	     * 出栈
	     */
	    public E pop() {
    
    
	        return list.remove(list.size()-1);
	    }
	
	    /**
	     * 获取栈顶元素
	     */
	    public E top() {
    
    
	        return list.get(list.size() - 1);
	    }
	}

5.Java官方提供的栈:java.util.Stack

  • 继承自Vector:public class Stack<E> extends Vector<E>{}

  • Vector和ArrayList的实现很相似,最大的区别在于其是一个线程安全的线性表:

        public synchronized void trimToSize() {
          
          
            modCount++;
            int oldCapacity = elementData.length;
            if (elementCount < oldCapacity) {
          
          
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
            }
        }
    
  • java.util.Stack中提供的方法:

    其中peek()就是top():访问栈顶元素

    在这里插入图片描述

6.栈的应用 - 浏览器的前进后退

1.浏览器的前进和后退是通过两个栈结构来实现的。

  1. 浏览器依次访问3个网站:入栈A

    在这里插入图片描述

  2. 后退两次:栈A出栈两次,栈B入栈2次

    在这里插入图片描述

  3. 在前进:栈A入栈,栈B出栈

    在这里插入图片描述

  4. 访问一个新的网站:栈A入栈,栈B清空

    在这里插入图片描述

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