用数组实现3个栈之固定分割（Java）

　　摘自《程序员面试金典》

我们首先最容易想到的就是固定分割的方法：将数组等分为3分，每一份均可以被看做一个栈，然后可以在每个栈上执行出入栈的操作。

这种方法优点是比较直接，实现简单。当然缺点是不够灵活，有可能一个栈出现了空间溢出的情况，而其他栈还是空的状态。

　　下面说下实现的思路，首先对于长度为n的数组，我们的划分标准如下（假设数组下标从0开始）：

　　1）栈1，使用[0, n/3)

　　1）栈2，使用[n/3, 2n/3)

　　1）栈3，使用[2n/3, n)

为了控制每个栈在数组中的活动范围，我们设置常量stackSize表示每个栈的大小，并设置3个常数（stackPointer，使用stackTop命名是不合适的）来记录栈顶的位置，

假设n = 300的话，那么stackSize = 100，而每个stackPointer元素的取值范围为-1 ~ 99（其中-1表示栈为空，0~99表示栈的有效区间）。由于进行

出栈入栈的操作是在一个数组上，所以我们必须能够得到不同的栈的栈顶在数组中位置。假设我们以stackNum（stackNum = 0,1,2）表示将对哪个栈

进行操作，则第stackNum个栈的栈顶位置应该为stackSize * stackNum + stackPointer[stackNum]。由于需要经常使用这个操作，我们将它放到一个独立

的方法topOfStack中去。代码中buffer表示数组。

int stackSize = 100;
int[] stackPointer = {-1, -1, -1};
int[] buffer = new int[stackSize * 3];

/*返回栈“stackNum"栈顶元素，在数组中的索引*/
int topOfStack(int stackNum){
     return stackSize * stackNum + stackPointer[stackNum];  
}

　　接下来是对栈的操作，我们这里提供出入栈，取栈顶元素的实现（这里假设数组为整数数组）。

　　1）入栈操作，输入为入栈的元素和带操作的栈序号

void push(int stackNum, int value){
    if(stackPointer[stackNum] + 1 >= stackSize)
          return;  
    //栈顶指针自增,然后更新栈顶元素
    stackPointer[stackNum]++;
    buffer[topOfStack(stackNum)] = value;
}

　　2）出栈操作

int pop(int stackNum) throws Exception{
     if(stackPointer[stackNum] == -1)
         throw new Exception("栈为空，无法出栈");
     //获取栈顶的元素，并将栈顶位置清零，同时指针自减
     int value = buffer[topOfStack(stackNum)];
     buffer[topOfStack(stackNum)] = 0;
     stackPointer[stackNum] --;
     return value;
}

　　3）获得栈顶元素

int top(int stackNum) throws Exception{
     if(stackPointer[stackNum] == -1)
         throw new Exception("栈为空，无法获得栈顶元素");
     return buffer[topOfStack(stackNum)];
}

完整代码如下所示：

public class StackByArray {
    int stackSize = 100;
    int[] stackPointer = {-1, -1, -1};
    int[] buffer = new int[stackSize * 3];
    
    void push(int stackNum, int value){
        if(stackPointer[stackNum] + 1 >= stackSize)
              return;  
        //栈顶指针自增,然后更新栈顶元素
        stackPointer[stackNum]++;
        buffer[topOfStack(stackNum)] = value;
    }
    
    int pop(int stackNum) throws Exception{
         if(stackPointer[stackNum] == -1)
             throw new Exception("栈为空，无法出栈");
         //获取栈顶的元素，并将栈顶位置清零，同时指针自减
         int value = buffer[topOfStack(stackNum)];
         buffer[topOfStack(stackNum)] = 0;
         stackPointer[stackNum] --;
         return value;
    }
    
    int top(int stackNum) throws Exception{
         if(stackPointer[stackNum] == -1)
             throw new Exception("栈为空，无法获得栈顶元素");
         return buffer[topOfStack(stackNum)];
    }
    
    /*返回栈“stackNum"栈顶元素，在数组中的索引*/
    int topOfStack(int stackNum){
         return stackSize * stackNum + stackPointer[stackNum];  
    }
    public static void main(String[] args) {
        StackByArray stack = new StackByArray();
        stack.push(0, 1);
        stack.push(0, 2);
        stack.push(1, 3);
        stack.push(1, 4);
        stack.push(2, 11);
        
        try {
            System.out.println(stack.top(2));
            stack.pop(2);
            stack.top(2);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}