数据结构笔记--栈的总结及java数组实现简单栈结构
杂谈"栈"结构:
栈(Stack)是一种插入删除操作都只能在一个位置上进表,这个位置位于表的末端,叫做栈顶(Top).
对栈的基本操作有push和pop,表示进栈和出栈.也就相当于插入和删除操作.
栈结构又叫做LIFO(后进先出)表.归根结底是一个表结构,因此任何能够实现表结构的方法都能实现栈.
在java语言中,ArrayList和LinkedList都支持栈操作,栈操作都是常数时间的操作,栈的实现方式一般有两种,一种是使用顺序存储的方式,即使用数组来实现,用ArrayList可以轻易实现栈结构,也可以自己使用数组来实现,一会下面我就用数组来实现栈,第二种是使用链式存储实现,即可以使用LinkedList来实现.
使用数组实现顺序栈:
使用arrayList和linkedList实现栈比较简单,毕竟本身他们就是封装好的功能,接下来我用数组来实现一个栈结构:
MyStack:
package com.wang.list;
import java.util.Arrays;
public class MyStack<T> {
//使用数组实现这个栈结构
private T[] dataArr;
//当前元素的个数
private int theSize;
//栈的容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY=10;
public MyStack(){
clear();
}
//初始化数组,默认大小10,元素个数theSize初始化为o
private void clear(){
theSize=0;
ensureCapacity(DEFAULT_CAPACITY);
}
//栈元素容量
public int size(){
return theSize;
}
private void ensureCapacity(int newCapacity){
if(newCapacity<theSize){
return;
}
T[] oldArr=dataArr;
dataArr=(T[])new Object[newCapacity];
for(int i=0;i<size();i++){
dataArr[i]=oldArr[i];
}
}
//入栈
public void push(T value){
if(dataArr.length==size()){
ensureCapacity(size()*2);
}
dataArr[theSize++]=value;
}
//栈是否为空
public boolean isEmpty(){
return size()==0;
}
//出栈
public T pop(){
if(isEmpty()){
return null;
}
T theValue=dataArr[theSize-1];
dataArr[--theSize]=null;
return theValue;
}
//返回栈尾元素
public T peek(){
if(isEmpty()){
return null;
}
T theValue=dataArr[theSize-1];
return theValue;
}
}
使用Node()辅助类实现链式栈:
package com.wang.list; public class MyStack1<T> { private class Node{ T data; Node next; public Node(T data,Node next){ this.data=data; this.next=next; } } //保存元素个数 private int theSize; //保存栈顶元素 private Node top; public MyStack1(){ top=null; } public MyStack1(T value){ top=new Node(value,null); } public void push(T value){ top=new Node(value,top); theSize++; } public T pop(){ Node old=top; top=top.next; old.next=null; theSize--; return old.data; } public T peek(){ return top.data; } public int size(){ return theSize; } public boolean isEmpty(){ return size()==0; } }
栈的应用:
进制转换:
比如将十进制下的某个数转换为二进制中的某个数,则可以对该数进行除2取余操作,然后将余数压栈,之后再将所有的数出栈,即是所对应的二进制数,这其实是栈对于逆序操作的一个实例.
平衡符号:
检查那些成对出现的符号是否匹配,比如(),[],{}等
实现过程大概如下:
做一个空栈,读入字符直到文件末尾.如果字符是一个开放符号(比如"{}"中的"{"),则将其推入栈中.如果字符是一个封闭符号(比如"{}"中的"}"),则判断栈是否为空,为空则报错.不为空,则将栈顶元素弹出,判断弹出元素是否是其对应的开放符号,不是则报错,在文件结尾,如果栈非空,就报错.
后缀表达式:
不知道何为后缀表达式,请自行百度,后缀表达式的记法又称为逆波兰式,它的求值过程恰好就是从左到右的过程,可以使用一个栈,当见到一个数时就入栈,当遇到一个一个运算符时,就从栈中弹出两个数进行计算,再将所得结果入栈.最后的到的数就是计算结果.
用于方法调用:
存在方法调用时,比如在一个方法中调用了另一个方法,这时候需要把当前方法一些重要信息记录并保存下来,保存到一个栈中,然后再跳到新方法中去执行,当方法返回的时候,去查看栈顶的那个保存信息(栈帧),然后进行复原,事实上这是在计算机系统中一个非常重要的应用,上面的全部工作都可以用一个栈来实现.事实上,在实现递归的每一种程序语言都是这么干的,所存储的信息叫做活动记录,或者说栈帧.这个细说,比较复杂,想深入了解,自己百度吧.
