Java容器&数据结构——栈

　　“栈”通常指“后进先出”的（LIFO）容器。本文将分别介绍基于LinkedList和不依赖LinkedList的两种实现方法。

　　友情提示：这里，我假设读者已经了解泛型，内部类，LinkedList容器以及递归的概念，如果没有，可能会对您的理解造成一点不便。

一、基于LinkedList的实现

　　在Java中，LinkedList具有能够实现栈的所有功能的方法，因此可以将LinkedList作为栈使用，实现类可以非常的优雅而简洁：

package com.test.collection;

import java.util.LinkedList;

public class Stack<T> {
    private LinkedList<T> storage = new LinkedList<T>();
    public void push(T v) {
        storage.addFirst(v);
    }
    public T peek() {
        return storage.getFirst();
    }
    public T pop() {
        return storage.removeFirst();
    }
    public boolean empty() {
        return storage.isEmpty();
    }
    public String toString() {
        return storage.toString();
    }
}

　　通过使用泛型，引入了栈在类定义中最简单的可行示例。push()接受T类型对象并压入栈中，而peek()和pop()将返回T类型的对象。区别是前者仅返回栈顶元素，后者返回并移除栈顶元素。

　　如果你只需要栈的行为，这里使用继承就不合适了，因为这样会产生具有LinkedList其他所有方法的类（据说，Java1.0设计者在设计Java.util.Stack时，就犯了这个错误）。因此尽管已经有了java.util.Stack，但是LinkedList可以产生更好的Stack，下面的测试类中同时测试自己实现的Stack和Java.util.Stack里的Stack

package com.test.collection;

public class StackCollision {

    public static void main(String[] args) {
        com.test.collection.Stack<String> stack = new com.test.collection.Stack<String>();
        for(String s : "My dog has fleats".split(" "))
            stack.push(s);
        while(!stack.empty())
            System.out.print(stack.pop() + " ");
        System.out.println();
        java.util.Stack<String> stack2 = new java.util.Stack<String>();
        for(String s : "My dog has fleats".split(" "))
            stack2.push(s);
        while(!stack2.empty())
            System.out.print(stack2.pop() + " ");
    }

}

测试结果：

这里创建Stack实例时，需要完整地指定包名，否则有可能与java.util包中的Stack产生冲突。这两个Stack具有相同的接口，但是java.util中没有任何公共的Srack接口。

 

二、不依赖于LinkedList的实现

　　如上面的例子所示，LinkedList本身已经具备了创建堆栈所必须的方法。我们只需要将LinkedList已有的方法进行封装，就可以完成一个堆栈的实现了。但是如果我觉得这样不利于我深入理解堆栈的实现，不想调用LinkedList的方法，想自己从头实现，该怎么办呢？下面的例子或许可以给你提供一点思路：

package com.test.generic;

public class LinkedStack<T> {
    private class Node<U> {
        U item;
        Node<U> next;
        Node() {
            item = null;
            next = null;
        }
        Node(U item, Node<U> next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
        boolean end() {
            return item == null && next == null;
        }
    }
    private Node<T> top = new Node<T>();//End sentiel 末端哨兵
    public void push(T item) {
        top = new Node<T>(item, top);
    }
    public T pop() {
        T result = top.item;
        //item和next（节点参数）任意一个非null，则查找下一个节点，若item和next
        //的值均为null，则不再查找下一个节点,直接返回null的result = top.item
        if(!top.end())
            top = top.next;
        return result;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        LinkedStack<String> lss = new LinkedStack<String>();
        for(String s : "Phasers on stun!".split(" "))
            lss.push(s);
        String s;
        while((s = lss.pop()) != null)
            System.out.println(s);
    }
}

 

　　上例使用了一个带泛型参数的内部类Node<U>作为堆栈节点，参数item为泛型，用于接收节点上各种类型的对象或者基本类型；类型为next作为节点参数，接收下一个节点的信息；top为末端哨兵（end sential）的一个例子，与前两个参数配合，实现判断堆栈何时为空。这个末端哨兵实在构造LinkedStack时创建的，然后，每调用一次push()方法，就会创建一个Node<T>对象。调用pop()方法时，总是返回top.item，然后舍弃当前top所指的Node<T>，并将top转移到下一个Node<T>，碰到末端哨兵，就不在移动top，因为如果到了末端，再继续调用pop方法，只能得到null，说明堆栈已经空了。

　　输出结果中我们可以看到，被顺序装入的字符串"Phasers","on","stun!"被倒序的输出，符合堆栈“后进先出”（LIFO）的特性。

　　最后，感谢Bruce Eckel提供的例子。