100天iOS数据结构与算法实战 Day02 - 栈

Posted 2021-04-12 Cocoa开发者社区

说明：由于受限，文中外链可以在最后，点击阅读原文查看

栈的特性

栈 的特性是先进后出。

动画描述

栈最常见的场景

• 栈在ios开发中常见的是导航栈，push pop 操作就是这种进栈出栈的操作。

和栈有关的算法题目

• Valid Parentheses

• Basic Calculator

• Evaluate Reverse Polish Notation

• Implement Queue using Stacks

• Implement Stack using Queues

• Simplify Path

实现方式

主要有两种方法来实现栈：使用数组，使用链表。我们代码是用数组来实现的。

栈的基本操作方式

 
   
   
 

  
    
    
  
DSStack *testStack = [[DSStack alloc] initWithSize:4];
  
    
    
  
 [testStack push:@"1"];
  
    
    
  
 [testStack push:@"2"];
  
    
    
  
 [testStack push:@"5"];
  
    
    
  
 [testStack popLastObject];
  
    
    
  
 NSLog(@"%@",testStack);
 
   
   
 

主要代码

 
   
   
 

  
    
    
  
- (instancetype)initWithSize:(NSUInteger)size
  
    
    
  
{
  
    
    
  
 self = [super init];
  
    
    
  


  
    
    
  
 if (self) {
  
    
    
  
 if (size > 0) {
  
    
    
  
 _stackArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:size];
  
    
    
  
 _maxStackSize = size;
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 else {
  
    
    
  
 NSAssert(size != 0, @"Stack size must be > 0");
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 return self;
  
    
    
  
}
 
   
   
 

初始化给定大小，这样是有好处的。因为如果数组容量满的时候为了增加容量，频繁的动态创建数组 copy数组会消耗一定的内存

 
   
   
 

  
    
    
  
- (void)push:(id)object
  
    
    
  
{
  
    
    
  
 if ([self isFull] && self.maxStackSize) {
  
    
    
  


  
    
    
  
 NSMutableArray *newArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:_maxStackSize*2];
  
    
    
  
 self.stackArray = [newArray mutableCopy];
  
    
    
  
 _maxStackSize = _maxStackSize*2;
  
    
    
  


  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 if (object != nil) {
  
    
    
  
 [self.stackArray addObject:object];
  
    
    
  


  
    
    
  
 }
  
    
    
  
 else {
  
    
    
  
 NSAssert(object != nil, @"You can't push nil object to stack");
  
    
    
  
 }
  
    
    
  
}
 
   
   
 

如果当前数组填充满了 则创建一个两倍容量的数组copy一份给原来的数组

 
   
   
 

  
    
    
  
- (id)popLastObject
  
    
    
  


  
    
    
  
{
  
    
    
  


  
    
    
  
    id object = [self peek];
  
    
    
  


  
    
    
  
    [self.stackArray removeLastObject];
  
    
    
  


  
    
    
  
    return object;
  
    
    
  


  
    
    
  
}
 
   
   
 

如果当前数组不为空，存在数组最后一个对象则直接返回 并移除掉。

优化：

提供了一个初始化传入size的值是为了预估空间比较合理。如果没有预估好，频繁扩容会造成不断申请内存然后copy。举个例子提前初始化容量和不指定容量的对比效果图看下图：

为了避免这个问题提供一个压缩空间的方法

 
   
   
 

  
    
    
  
- (void)compressedStack
  
    
    
  
{
  
    
    
  
 int capacitySize = (int)(_maxStackSize * 0.9);
  
    
    
  
 int stackSize = (int)(self.stackArray.count);
  
    
    
  
 if( stackSize < capacitySize ) {
  
    
    
  
 NSMutableArray *newArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:stackSize];
  
    
    
  
 self.stackArray = [newArray mutableCopy];
  
    
    
  
 _maxStackSize = stackSize;
  
    
    
  


  
    
    
  
 }
  
    
    
  
}
 
   
   
 

如果当前栈内元素个数小于容量的90% ，那么压缩栈把容量设置为当前栈的实际元素个数。

栈操作复杂度

压栈操作是将新元素压入数组的尾部，而不是头部。在数组的头部插入元素是一个很耗时的操作，它的时间复杂度为 O(n)，因为需要将现有元素往后移位为新元素腾出空间。而在尾部插入元素的时间复杂度为 O(1)；无论数组有多少元素，这个操作所消耗的时间都是一个常量。

栈的实现Demo

[https://github.com/renmoqiqi/100-Days-Of-iOS-DataStructure-Algorithm/tree/master/Day02]

链接：https://mp.weixin.qq.com/s/vcVoqV-KNNTb8vnoLcds2A

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