Java实现栈和队列
栈：LIFO（后进先出）
队列：FIFO（先进先出）
栈的顺序存储结构实现：
* top:栈顶指针，初始化top=-1 * 入栈：data[++top]=e * 出栈：(E)data[top--] * 得到栈顶元素：(E)data[top] * 空：top=-1
1 package com.myutil.stack; 2 3 /** 4 * 基于数组实现的顺序栈 5 * @param <E> 6 * 7 * top:栈顶指针，初始化top=-1 8 * 入栈：data[++top]=e 9 * 出栈：(E)data[top--] 10 * 得到栈顶元素：(E)data[top] 11 * 空：top=-1 12 */ 13 public class Stack<E> { 14 private Object[] data = null; 15 private int maxSize=0; //栈容量 16 private int top =-1; //栈顶指针 17 18 /** 19 * 构造函数：根据给定的size初始化栈 20 */ 21 Stack(){ 22 this(10); //默认栈大小为10 23 } 24 25 Stack(int initialSize){ 26 if(initialSize >=0){ 27 this.maxSize = initialSize; 28 data = new Object[initialSize]; 29 top = -1; 30 }else{ 31 throw new RuntimeException("初始化大小不能小于0：" + initialSize); 32 } 33 } 34 35 36 37 //进栈,第一个元素top=0； 38 public boolean push(E e){ 39 if(top == maxSize -1){ 40 throw new RuntimeException("栈已满，无法将元素入栈！"); 41 }else{ 42 data[++top]=e; 43 return true; 44 } 45 } 46 47 //查看栈顶元素但不移除 48 public E peek(){ 49 if(top == -1){ 50 throw new RuntimeException("栈为空！"); 51 }else{ 52 return (E)data[top]; 53 } 54 } 55 56 //弹出栈顶元素 57 public E pop(){ 58 if(top == -1){ 59 throw new RuntimeException("栈为空！"); 60 }else{ 61 return (E)data[top--]; 62 } 63 } 64 65 //判空 66 public boolean empty(){ 67 return top==-1 ? true : false; 68 } 69 70 //返回对象在堆栈中的位置，以 1 为基数 71 public int search(E e){ 72 int i=top; 73 while(top != -1){ 74 if(peek() != e){ 75 top --; 76 }else{ 77 break; 78 } 79 } 80 int result = top+1; 81 top = i; 82 return result; 83 } 84 85 public static void main(String[] args) { 86 Stack<Integer> stack=new Stack<>(); 87 for (int i = 0; i < 5; i++) { 88 stack.push(i); 89 } 90 for (int i = 0; i < 5; i++) { 91 System.out.print(stack.pop()+" "); 92 } 93 } 94 }
栈的链式存储结构实现：
1 package com.myutil.stack; 2 3 public class LinkStack<E> { 4 //链栈的节点 5 private class Node<E>{ 6 E e; 7 Node<E> next; 8 9 public Node(){} 10 public Node(E e, Node next){ 11 this.e = e; 12 this.next = next; 13 } 14 } 15 16 private Node<E> top; //栈顶元素 17 private int size; //当前栈大小 18 19 public LinkStack(){ 20 top = null; 21 } 22 23 24 25 //入栈：让top指向新创建的元素，新元素的next引用指向原来的栈顶元素 26 public boolean push(E e){ 27 top = new Node(e,top); 28 size ++; 29 return true; 30 } 31 32 //查看栈顶元素但不删除 33 public Node<E> peek(){ 34 if(empty()){ 35 throw new RuntimeException("空栈异常！"); 36 }else{ 37 return top; 38 } 39 } 40 41 //出栈 42 public Node<E> pop(){ 43 if(empty()){ 44 throw new RuntimeException("空栈异常！"); 45 }else{ 46 Node<E> value = top; //得到栈顶元素 47 top = top.next; //让top引用指向原栈顶元素的下一个元素 48 value.next = null; //释放原栈顶元素的next引用 49 size --; 50 return value; 51 } 52 } 53 54 //当前栈大小 55 public int length(){ 56 return size; 57 } 58 59 //判空 60 public boolean empty(){ 61 return size==0; 62 } 63 64 public static void main(String[] args) { 65 LinkStack<Integer> stack=new LinkStack<>(); 66 for (int i = 0; i < 5; i++) { 67 stack.push(i); 68 } 69 for (int i = 0; i < 5; i++) { 70 System.out.print(stack.pop().e+" "); 71 } 72 } 73 }
基于LinkedList实现的栈结构：
* push-----addFirst() * pop------removeFirst() * peek-----getFirst() * empty----isEmpty()
1 package com.myutil.stack; 2 3 import java.util.LinkedList; 4 5 /** 6 * 基于LinkedList实现栈 7 * 在LinkedList实力中只选择部分基于栈实现的接口 8 * 9 * push-----addFirst() 10 * pop------removeFirst() 11 * peek-----getFirst() 12 * empty----isEmpty() 13 */ 14 public class StackList<E> { 15 private LinkedList<E> ll = new LinkedList<E>(); 16 17 //入栈 18 public void push(E e){ 19 ll.addFirst(e); 20 } 21 22 //查看栈顶元素但不移除 23 public E peek(){ 24 return ll.getFirst(); 25 } 26 27 //出栈 28 public E pop(){ 29 return ll.removeFirst(); 30 } 31 32 //判空 33 public boolean empty(){ 34 return ll.isEmpty(); 35 } 36 37 //打印栈元素 38 public String toString(){ 39 return ll.toString(); 40 } 41 42 public static void main(String[] args) { 43 StackList<Integer> stack=new StackList<>(); 44 for (int i = 0; i < 5; i++) { 45 stack.push(i); 46 } 47 System.out.println(stack.toString()); 48 for (int i = 0; i < 5; i++) { 49 System.out.print(stack.pop()+" "); 50 } 51 } 52 }
队列的顺序存储结构实现
front=rear=0 入队：rear=rear+1 出队：front=front+1 取队头：队头指针：front 队满：rear=maxSize-1 对空：rear==front 对长：rear-front
如果实现一个简单的只有入队和出队功能的队列：可以设置front=0，rear=-1
1 package com.myutil.queue; 2 3 public class Queue<E> { 4 private Object[] data=null; 5 private int maxSize; //队列容量 6 private int front; //队列头，允许删除 7 private int rear; //队列尾，允许插入 8 9 //构造函数 10 public Queue(){ 11 this(10); 12 } 13 14 public Queue(int initialSize){ 15 if(initialSize >=0){ 16 this.maxSize = initialSize; 17 data = new Object[initialSize]; 18 front = rear =0; 19 }else{ 20 throw new RuntimeException("初始化大小不能小于0：" + initialSize); 21 } 22 } 23 24 //判空 25 public boolean empty(){ 26 return rear==front?true:false; 27 } 28 29 //插入 30 public boolean add(E e){ 31 if(rear== maxSize-1){ 32 throw new RuntimeException("队列已满，无法插入新的元素！"); 33 }else{ 34 data[rear++]=e; 35 return true; 36 } 37 } 38 39 //返回队首元素，但不删除 40 public E peek(){ 41 if(empty()){ 42 throw new RuntimeException("空队列异常！"); 43 }else{ 44 return (E) data[front]; 45 } 46 } 47 48 //出队 49 public E poll(){ 50 if(empty()){ 51 throw new RuntimeException("空队列异常！"); 52 }else{ 53 E value = (E) data[front]; //保留队列的front端的元素的值 54 data[front++] = null; //释放队列的front端的元素 55 return value; 56 } 57 } 58 59 //队列长度 60 public int length(){ 61 return rear-front; 62 } 63 64 public static void main(String[] args) { 65 Queue<Integer> queue=new Queue<>(); 66 for (int i = 0; i < 5; i++) { 67 queue.add(i); 68 } 69 for (int i = 0; i < queue.length(); i++) { 70 System.out.print(queue.peek()+" "); 71 } 72 System.out.println(); 73 int size=queue.length(); 74 for (int i = 0; i < size; i++) { 75 System.out.print(queue.poll()+" "); 76 } 77 } 78 }
循环队列的顺序存储结构实现
front=rear=0 入队：rear=(rear+1)/maxSize 出队：front=(front+1)/maxSize 取队头：队头指针：front 队满：(rear+1)/maxSize=front（如果不设置变量size来判断队满） 队空：rear=front 对长：rear-front
1 package com.myutil.queue; 2 3 /* 4 * 入队：rear=(rear+1)%maxSize，data[rear]=e 5 * 出队：front = (front+1)%maxSize; E value =(E)data[front]; data[front] = null; 6 * 得到对首元素：(E)data[front+1]; 7 * 判断对空：rear==front 8 * 对长：rear-front 9 */ 10 import java.util.Arrays; 11 12 import java.util.Arrays; 13 14 public class LoopQueue<E> { 15 public Object[] data = null; 16 private int maxSize; // 队列容量 17 private int rear;// 队列尾，允许插入 18 private int front;// 队列头，允许删除 19 private int size=0; //队列当前长度 20 21 public LoopQueue() { 22 this(10); 23 } 24 25 public LoopQueue(int initialSize) { 26 if (initialSize >= 0) { 27 this.maxSize = initialSize; 28 data = new Object[initialSize]; 29 front = rear = 0; 30 } else { 31 throw new RuntimeException("初始化大小不能小于0：" + initialSize); 32 } 33 } 34 35 // 判空 36 public boolean empty() { 37 return size == 0; 38 } 39 40 // 插入 41 public boolean add(E e) { 42 if (size == maxSize) { 43 throw new RuntimeException("队列已满，无法插入新的元素！"); 44 } else { 45 data[rear] = e; 46 rear = (rear + 1)%maxSize; 47 size ++; 48 return true; 49 } 50 } 51 52 // 返回队首元素，但不删除 53 public E peek() { 54 if (empty()) { 55 throw new RuntimeException("空队列异常！"); 56 } else { 57 return (E) data[front]; 58 } 59 } 60 61 // 出队 62 public E poll() { 63 if (empty()) { 64 throw new RuntimeException("空队列异常！"); 65 } else { 66 E value = (E) data[front]; // 保留队列的front端的元素的值 67 data[front] = null; // 释放队列的front端的元素 68 front = (front+1)%maxSize; //队首指针加1 69 size--; 70 return value; 71 } 72 } 73 74 // 队列长度 75 public int length() { 76 return size; 77 } 78 79 //清空循环队列 80 public void clear(){ 81 Arrays.fill(data, null); 82 size = 0; 83 front = 0; 84 rear = 0; 85 } 86 87 public static void main(String[] args) { 88 LoopQueue<Integer> queue=new LoopQueue<>(); 89 for (int i = 0; i < 5; i++) { 90 queue.add(i); 91 } 92 for (int i = 0; i < queue.length(); i++) { 93 System.out.print(queue.peek()+" "); 94 } 95 System.out.println(); 96 int size=queue.length(); 97 for (int i = 0; i < size; i++) { 98 System.out.print(queue.poll()+" "); 99 } 100 } 101 }
队列的链式存储结构实现
1 package com.myutil.queue; 2 3 public class LinkQueue<E> { 4 // 链栈的节点 5 private class Node<E> { 6 E e; 7 Node<E> next; 8 9 public Node() { 10 } 11 12 public Node(E e, Node next) { 13 this.e = e; 14 this.next = next; 15 } 16 17 } 18 19 private Node front;// 队列头，允许删除 20 private Node rear;// 队列尾，允许插入 21 private int size; //队列当前长度 22 23 public LinkQueue() { 24 front = null; 25 rear = null; 26 } 27 28 //判空 29 public boolean empty(){ 30 return size==0; 31 } 32 33 //插入 34 public boolean add(E e){ 35 if(empty()){ //如果队列为空 36 front = new Node(e,null);//只有一个节点，front、rear都指向该节点 37 rear = front; 38 }else{ 39 Node<E> newNode = new Node<E>(e, null); 40 rear.next = newNode; //让尾节点的next指向新增的节点 41 rear = newNode; //以新节点作为新的尾节点 42 } 43 size ++; 44 return true; 45 } 46 47 //返回队首元素，但不删除 48 public Node<E> peek(){ 49 if(empty()){ 50 throw new RuntimeException("空队列异常！"); 51 }else{ 52 return front; 53 } 54 } 55 56 //出队 57 public Node<E> poll(){ 58 if(empty()){ 59 throw new RuntimeException("空队列异常！"); 60 }else{ 61 Node<E> value = front; //得到队列头元素 62 front = front.next;//让front引用指向原队列头元素的下一个元素 63 value.next = null; //释放原队列头元素的next引用 64 size --; 65 return value; 66 } 67 } 68 69 //队列长度 70 public int length(){ 71 return size; 72 } 73 74 public static void main(String[] args) { 75 LinkQueue<Integer> queue=new LinkQueue<>(); 76 for (int i = 0; i < 5; i++) { 77 queue.add(i); 78 } 79 for (int i = 0; i < queue.length(); i++) { 80 System.out.print(queue.peek().e+" "); 81 } 82 System.out.println(); 83 int size=queue.length(); 84 for (int i = 0; i < size; i++) { 85 System.out.print(queue.poll().e+" "); 86 } 87 } 88 }
基于LinkedList实现队列结构
* 使用java.util.Queue接口,其底层关联到一个LinkedList（双端队列）实例. * * add----add() 会抛出异常 * offer-----offer() * * element-----element() 对为空，返回异常 * peek------peek() * * remove----remove() 对为空，返回异常 * poll------poll() * * empty-----isEmpty()
1 package com.myutil.queue; 2 3 /** 4 * 使用java.util.Queue接口,其底层关联到一个LinkedList（双端队列）实例. 5 * 6 * add----add() 会抛出异常 7 * offer-----offer() 8 * 9 * element-----element() 对为空，返回异常 10 * peek------peek() 11 * 12 * remove----remove() 对为空，返回异常 13 * poll------poll() 14 * 15 * empty-----isEmpty() 16 */ 17 import java.util.LinkedList; 18 import java.util.Queue; 19 20 public class QueueList<E> { 21 private Queue<E> queue = new LinkedList<E>(); 22 23 // 将指定的元素插入此队列（如果立即可行且不会违反容量限制），在成功时返回 true， 24 //如果当前没有可用的空间，则抛出 IllegalStateException。 25 public boolean add(E e){ 26 return queue.add(e); 27 } 28 29 //获取，但是不移除此队列的头。 30 public E element(){ 31 return queue.element(); 32 } 33 34 //将指定的元素插入此队列（如果立即可行且不会违反容量限制），当使用有容量限制的队列时， 35 //此方法通常要优于 add(E)，后者可能无法插入元素，而只是抛出一个异常。 36 public boolean offer(E e){ 37 return queue.offer(e); 38 } 39 40 //获取但不移除此队列的头；如果此队列为空，则返回 null 41 public E peek(){ 42 return queue.peek(); 43 } 44 45 //获取并移除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null 46 public E poll(){ 47 return queue.poll(); 48 } 49 50 //获取并移除此队列的头 51 public E remove(){ 52 return queue.remove(); 53 } 54 55 //判空 56 public boolean empty() { 57 return queue.isEmpty(); 58 } 59 public static void main(String[] args) { 60 QueueList<Integer> queueList=new QueueList<>(); 61 for (int i = 0; i < 5; i++) { 62 queueList.add(i); 63 } 64 /*while (!queueList.empty()) { 65 System.out.println(queueList.peek()); 66 } 67 System.out.println(); 68 */ 69 while (!queueList.empty()) { 70 System.out.print(queueList.poll()+" "); 71 } 72 } 73 }
本文参考地址：http://www.cnblogs.com/CherishFX/p/4608880.html 并在此博客的基础上进行了一些修改
