【数据结构】栈（stack）

栈的概念

栈的方法

栈的实现

扫描二维码关注公众号，回复： 17440474 查看本文章

完整代码

数组实现栈代码

双向链表实现栈代码

栈的概念

栈是一种特殊的线性表，只允许在 固定的一段 进行插入和删除数据，配合下面图能有更清楚的认识。

压栈：栈的插入顺序叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈底

出栈：栈的删除操作叫做出栈，出数据在栈顶

栈里面放数据的顺序是 12 23 34，取出数据的顺序是34 23 12

更形象一点的例子，是枪子弹的打出顺序，最后的放进去的子弹会先被打出，

栈从虚拟机的角度有个特点：先进的后出

栈的方法

栈的方法有一下六种

栈的实现

栈可以从数组方面实现，也可以从链表方面实现，下面会有对应的演示。

数组实现的栈叫做顺序栈，链表实现的栈叫做链式栈。

数组实现

先定义基本变量，因为是数组实现栈，所以定义数组elem以及useSize记录数组中有效元素个数。

public class MyStack {
    public int[] elem;
    public int useSize;

    public MyStack(){
        this.elem = new int[10];
    }
}

push方法压栈

    public void push(int val){
        elem[useSize] = val;
        useSize++;
    }

这部分代码看起来是符合我们要求的，是要把 val值放入到 elem数组中，但这是一般情况，如果我们放 val值时数组满了，是不是需要给数组扩容，这时候我们可以写一个判断数组是否为满的方法（isFull方法）。因为这个方法只有push方法才用得到，所以用private。

    private boolean isFull(){
        return useSize == elem.length;
    }

push方法完整为以下代码：

    public void push(int val){
        if(isFull()){
            elem = Arrays.copyOf(elem,2*elem.length);
        }
        elem[useSize] = val;
        useSize++;
    }
    private boolean isFull(){
        return useSize == elem.length;
    }

pop方法出栈

pop方法的功能是把栈顶的元素移出栈，同时打印一遍。在移除元素之前，要考虑到栈里有没有元素，没有元素就无法移除。所以需要写一个方法来判断（isEmpty方法）。

    private boolean isEmpty(){
        return useSize == 0;
    }

对于移除栈顶的元素，也就是最后加入的元素，我们可以采用useSize-1来实现，这样就能在打印数组的时候不去打印出栈顶的元素。

    public int pop(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈为空");
            //这里也可以写个异常来提醒
        }
        int cur = elem[useSize-1];
        useSize--;
        return cur;
    }

如果要写一个异常来提醒的话，需要再写一个异常类

对应的pop方法为

    public int pop(){
        if(isEmpty()){
            throw new CheckEmptyExpetion("栈为空");
        }
        int cur = elem[useSize-1];
        useSize--;
        return cur;
    }

peek方法获取栈顶元素

获取栈顶元素在上面的出栈方法中也提到了，不过上面是要把栈顶元素删除，这里只需要返回即可。

    public int peek(){
        if(isEmpty()){
            throw new CheckEmptyExpetion("栈为空");
        }
        int cur = elem[useSize-1];
        return cur;
    }

size方法获取有效元素个数

这里其实在定义初始变量的时候也有提到，便是其中 useSize 所代表的意思。

    public int size(){
        return useSize;
    }

链表实现

用链表实现栈，推荐使用双向链表来实现

因为入栈不管是头插法还是尾插法都可以是心啊，时间复杂度都是O(1)。

public class CheckEmptyExpetion extends RuntimeException{
    public CheckEmptyExpetion() {
    }

    public CheckEmptyExpetion(String message) {
        super(message);
    }
}

结尾

区分三种不同的概念

栈：是一种数据结构

虚拟机栈：是JVM中一类内存

栈帧：是运行一个函数/方法，给这个函数开辟的一个内存

完整代码

数组实现栈代码

CheckEmptyException类

public class CheckEmptyExpetion extends RuntimeException{
    public CheckEmptyExpetion() {
    }

    public CheckEmptyExpetion(String message) {
        super(message);
    }
}

MyStack类

import java.util.Arrays;

public class MyStack {
    public int[] elem;
    public int useSize;

    public MyStack(){
        this.elem = new int[10];
    }
    public void push(int val){
        if(isFull()){
            elem = Arrays.copyOf(elem,2*elem.length);
        }
        elem[useSize] = val;
        useSize++;
    }
    private boolean isFull(){
        return useSize == elem.length;
    }

    public int pop(){
        if(isEmpty()){
            throw new CheckEmptyExpetion("栈为空");
        }
        int cur = elem[useSize-1];
        useSize--;
        return cur;
    }

    public int peek(){
        if(isEmpty()){
            throw new CheckEmptyExpetion("栈为空");
        }
        int cur = elem[useSize-1];
        return cur;
    }

    private boolean isEmpty(){
        return useSize == 0;
    }

    public int size(){
        return useSize;
    }
}

双向链表实现栈代码

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> stack = new LinkedList<>();
        stack.push(12);
        stack.push(23);
        stack.push(34);
        stack.push(45);
        System.out.println(stack);
    }