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文章目录
1.0 栈的说明
2.0 用链表来实现栈
2.1 实现栈 – 入栈方法(push)
2.2 实现栈 – 出栈(pop)
2.3 实现栈 – 查看栈顶元素(peek)
2.4 实现栈 – 判断是否为空栈(isEmpty)
2.5 实现栈 – 判断是否为满栈(isFull)
2.6 实现栈 – 重写迭代器
2.7 用链表实现栈的完整代码
3.0 用数组来实现栈
3.1 实现栈 – 入栈(push)
3.2 实现栈 – 出栈(pop)
3.3 实现栈 – 查找栈顶元素(peek)
3.4 实现栈 – 判断是否为空栈(isEmpty)
3.5 实现栈 – 判断是否为满栈(isFull)
3.6 实现栈 – 重写迭代器
3.7 用数组实现栈的完整代码
1.0 栈的说明
栈是一种数据结构,它具有后进先出(LIFO)的特性,即最后入栈的元素最先出栈。栈通常可以通过数组或链表来实现。栈有两个基本操作:入栈(push)和出栈(pop)。入栈操作将元素放入栈顶,出栈操作将栈顶元素移除并返回。栈还有一个辅助操作叫做查看栈顶元素(peek),用于查看栈顶的元素但不移除它。
2.0 用链表来实现栈
首先,需要准备实现带哨兵的单链表,用来存放数据。把链表的头部称为栈顶,链表的尾部称为栈底,对于栈来说,只对栈顶操作,对栈底不会有任何的操作。所以该链表中需要的成员变量有 sentry 哨兵节点、size 记录节点的数量、capacity 栈的容量。为了更好的实现相关的API,所以另外定义了一个接口。
代码如下:
public class LinkedListStack implements StackInterface{static class Node {public E value;Node next;public Node() {}public Node(E value, Node next) {this.value = value;this.next = next;}}private int size;private final int capacity;private final Node sentry;public LinkedListStack(int capacity) {this.capacity = capacity;this.sentry = new Node(null,null);}}
2.1 实现栈 – 入栈方法(push)
用链表实现栈中,入栈就相当于在链表中进行头插节点,需要注意的是,在进行入栈的时候需要先判断是否栈满了,若栈满了,返回 false;反则,返回 true 。
代码如下:
public boolean push(E value) {if (isFull()) {System.out.println("栈容量满了!!!");return false;}sentry.next = new Node(value,sentry.next);size++;return true;}
sentry.next 所指向的就是头节点,现在头节点要换成新入栈的节点,则就是 sentry.next 指向该节点,而新入栈的节点指向原来就旧的头节点。需要注意的是,记得进行 size++ 。
2.2 实现栈 – 出栈(pop)
用链表实现栈中,出栈相当于头删节点,不过结束的时候需要返回该节点的值,所以先找到头节点 head = sentry.next ,然后再让哨兵节点指向头节点的下一个节点,即可将该头节点从该链表中删除掉了,sentry.next = head.next 。最后返回 head.value 。
代码如下:
public E pop() {if (isEmpty()) {return null;}Node first = sentry.next;sentry.next = first.next;size--;return first.value;}
在进行出栈操作时,需要先判断该链表是否为空,若是空链表,则返回 null ;若不是空链表,则返回该删除节点的值。还需要注意的是,每一次删除后,都需要进行 size– 操作。
2.3 实现栈 – 查看栈顶元素(peek)
用链表实现栈中,查看栈顶元素相当与查找头节点,即 head = sentry.next,因此直接返回该头节点的值即可 head.value 。
@Overridepublic E peek() {if (isEmpty()) {return null;}Node first = sentry.next;return first.value;}
在查看栈顶元素时,也要先判断该栈是否为空栈。若为空栈,直接返回 null 。
2.4 实现栈 – 判断是否为空栈(isEmpty)
当且仅当 size == 0 时,则为空栈。还有一种判断的方式,就是当 sentry.next 时,也为空栈。
代码如下:
public boolean isEmpty() {return size == 0;//return sentry.next == null;}
2.5 实现栈 – 判断是否为满栈(isFull)
用链表实现栈时,当 size == capacity 时,则为满栈。
代码如下:
public boolean isFull() {return size == capacity;}
2.6 实现栈 – 重写迭代器
先实现该接口Iterable ,再重写该接口的两个方法,hasNext() 与 next() 。对于 hasNext() ,当 p != null 时,继续循环下去,p == null 时,循环结束;对于 next() ,需要进行p = p.next,将 p 往后移一步的动作,还得需要完成每一次返回对应的数据的动作。
代码如下:
public Iterator iterator() {return new Iterator() {Node p = sentry.next;@Overridepublic boolean hasNext() {return p != null;}@Overridepublic E next() {E key = p.value;p = p.next;return key;}};}
2.7 用链表实现栈的完整代码
相关的接口:
public interface StackInterface {/** * 先栈顶压入元素 * value - 代压入值 * 压入成功返回true,否则返回false */boolean push(E value);/** * 从栈顶弹出元素 * 栈非空返回栈顶元素,栈为空返回 null */E pop();/** 返回栈顶元素,不弹出 栈非空返回栈顶元素,栈为空返回 null */E peek();/** * 判断栈是否为空 * 空返回true,否则返回false */boolean isEmpty();/** * 判断栈是否满 * 满返回true,否则返回false */boolean isFull();}
用链表实现栈的代码:
import java.util.Iterator;public class LinkedListStack implements StackInterface,Iterable{static class Node {public E value;Node next;public Node() {}public Node(E value, Node next) {this.value = value;this.next = next;}}private int size;private final int capacity;private final Node sentry;public LinkedListStack(int capacity) {this.capacity = capacity;this.sentry = new Node(null,null);}@Overridepublic boolean push(E value) {if (isFull()) {System.out.println("栈容量满了!!!");return false;}sentry.next = new Node(value,sentry.next);size++;return true;}@Overridepublic E pop() {if (isEmpty()) {return null;}Node first = sentry.next;sentry.next = first.next;size--;return first.value;}@Overridepublic E peek() {if (isEmpty()) {return null;}Node first = sentry.next;return first.value;}@Overridepublic boolean isEmpty() {return size == 0;//return sentry.next == null;}@Overridepublic boolean isFull() {return size == capacity;}@Overridepublic Iterator iterator() {return new Iterator() {Node p = sentry.next;@Overridepublic boolean hasNext() {return p != null;}@Overridepublic E next() {E key = p.value;p = p.next;return key;}};}}
3.0 用数组来实现栈
该类中的成员变量有Object[] array 的数组,来存放数据;还有 int top ,用来记录数据的个数,当 top – 1 索引对应该位置,称为栈顶;0 索引对应的位置,称为栈底。这样的设置,提高了对栈顶操作的效率。
代码如下:
public class ArrayStack {private int top;private Object[] arrayStack;public ArrayStack() {}public ArrayStack(int capacity) {arrayStack = new Object[capacity];}}
利用该类的构造方法,可以自定义初始化数组的容量。
3.1 实现栈 – 入栈(push)
用数组实现栈,相当与在数组 top 位置中存放数据,即 arrayStack[top] = value 。
代码如下:
public boolean push(E value) {if (isFull()) {return false;}arrayStack[top++] = value;return true;}
但是在入栈之前需要先判断该栈是否满了,若为满栈,则不能继续存放数据了。若存放数据之后,需要将 top++ 进行自加的操作。
3.2 实现栈 – 出栈(pop)
用数组实现栈,出栈相当于进行尾删,不过先得记录要删除的数据,将其返回即可。
代码如下:
public E pop() {if (isEmpty()) {return null;}return (E)arrayStack[--top];}
但是,在出栈之前需要先判断该栈是否为空栈。
3.3 实现栈 – 查找栈顶元素(peek)
用数组实现栈,查找栈顶元素相当于去查找数组 top – 1索引的值。
代码如下:
public E peek() {if (top == 0) {returnnull;}return (E) arrayStack[top - 1];}
在查找栈顶元素之前,需要先判断 top 是否为 0 ,为 0 即为空,没有必要查找了。
3.4 实现栈 – 判断是否为空栈(isEmpty)
用数组实现栈,判断是否为空栈,就是判断 top 是否等于 0 。
代码如下:
public boolean isEmpty() {return top == 0;}
3.5 实现栈 – 判断是否为满栈(isFull)
用数组实现栈,判断是否为满栈,就是判断 top 是否等于该数组的长度 arrayStack.length 。
代码如下:
@Overridepublic boolean isFull() {return arrayStack.length == top;}
3.6 实现栈 – 重写迭代器
先实现该接口Iterable ,再重写该接口的两个方法,hasNext() 和 next() 。对于 hasNext() ,当 top > 0时,继续循环下去,top== 0时,循环结束;对于 next() ,完成需要进行 top– 的动作,还得需要完成每一次返回对应的数据的动作。
代码如下:
public Iterator iterator() {return new Iterator() {int p = top;@Overridepublic boolean hasNext() {return p > 0;}@Overridepublic E next() {return (E)arrayStack[--p];}};}
3.7 用数组实现栈的完整代码
接口代码:
public interface StackInterface {/** * 先栈顶压入元素 * value - 代压入值 * 压入成功返回true,否则返回false */boolean push(E value);/** * 从栈顶弹出元素 * 栈非空返回栈顶元素,栈为空返回 null */E pop();/** 返回栈顶元素,不弹出 栈非空返回栈顶元素,栈为空返回 null */E peek();/** * 判断栈是否为空 * 空返回true,否则返回false */boolean isEmpty();/** * 判断栈是否满 * 满返回true,否则返回false */boolean isFull();}
用数组实现栈的代码:
import java.util.Iterator;public class ArrayStack implements StackInterface,Iterable{private int top;private Object[] arrayStack;public ArrayStack() {}public ArrayStack(int capacity) {arrayStack = new Object[capacity];}@Overridepublic boolean push(E value) {if (isFull()) {return false;}arrayStack[top++] = value;return true;}@Overridepublic E pop() {if (isEmpty()) {return null;}return (E)arrayStack[--top];}@Overridepublic E peek() {if (top == 0) {returnnull;}return (E) arrayStack[top - 1];}@Overridepublic boolean isEmpty() {return top == 0;}@Overridepublic boolean isFull() {return arrayStack.length == top;}@Overridepublic Iterator iterator() {return new Iterator() {int p = top;@Overridepublic boolean hasNext() {return p > 0;}@Overridepublic E next() {return (E)arrayStack[--p];}};}}