数据结构之有趣的Stack

Posted 2021-04-12 码个蛋

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据结构之有趣的Stack相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

博客：https://juejin.im/entry/580c5f300bd1d00057ed453b

数据结构中，栈是一种线性数据结构，遵从 LIFO（后进先出）的操作顺序，所有操作都是在顶部进行。

数据结构之有趣的Stack

栈通常有三种操作：

push 入栈
pop 栈顶元素出栈，并返回
peek 获取栈顶元素，并不删除

我们自定义一个栈时只要实现上述三个主要操作即可，本文中将使用Java中的 LinkedList实现一个栈。

栈的使用场景：

栈最主要的意义就在于：入栈和出栈的对称性。

在 android 开发中，我们经常需要开启、回退一个 Activity，其实这里就有栈的应用，每次开启Activity，如果不是特殊的启动模式，就会在栈顶加入一个 Activity，点击返回后，之前的 Activity 出栈。

其他场景比如递归（斐波那契数列，汉诺塔）。

数据结构之有趣的Stack

Java集合框架中的栈 Stack

数据结构之有趣的Stack

Java 集合框架中的 Stack 继承自 Vector：

由于 Vector 有 4 个构造函数，加上 Stack 本身的一种，也就是说有 5 中创建 Stack 的方法
跟 Vector 一样，它是数组实现的栈。

Stack的方法

Stack 中新建的方法比较少：

1. 构造函数

//构建一个空栈
public Stack() {
}

2. 入栈

//调用的 Vector.addElement()
public E push(E item) {
  addElement(item);
      return item;
}

Vector的addElement() 方法，就是在数组尾部添加元素：

public synchronized void addElement(E obj) {
  modCount++;
  ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
  elementData[elementCount++] = obj;
}

3. 获取顶端元素，但不删除

public synchronized E peek() {
      //调用 Vector.size() 返回元素个数
      int     len = size();
      if (len == 0)
          throw new EmptyStackException();
      //调用 Vector.elementAt 得到栈顶元素
      return elementAt(len - 1);
}

Vector.elementAt(int):

public synchronized E elementAt(int index) {
      if (index >= elementCount) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
  }
      return elementData(index);
}

Vector.elementData(int):

E elementData(int index) {
      return (E) elementData[index];
}

4. 出栈

public synchronized E pop() {
  E       obj;
      int     len = size();
      //调用 peek() 获取顶端元素，一会儿返回
  obj = peek();
      //调用 Vector.removeElementAt 删除顶端元素
  removeElementAt(len - 1);
      return obj;
}

Vector.removeElementAt(int):

public synchronized void removeElementAt(int index) {
  modCount++;
      if (index >= elementCount) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
    elementCount);
  } else if (index < 0) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
  }

      int j = elementCount - index - 1;
      if (j > 0) {
    System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);
  }
  elementCount--;
  elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */
}

5. 查找元素是否在栈中

public synchronized int search(Object o) {
      int i = lastIndexOf(o);

      //返回的是栈顶到该元素出现的位置的距离
      if (i >= 0) {
            return size() - i;
  }
      return -1;
}

6. 是否为空

public boolean empty() {
      return size() == 0;
}

Vector.size():

public synchronized int size() {
      return elementCount;
}

总结

Java 集合框架中的 Stack 具有以下特点：

继承自 Vector
有 5 种创建 Stack 的方法
采用数组实现
除了 push()，剩下的方法都是同步的

用链表实现一个栈？

由于Stack是用数组实现的，我们用链表实现一下吧，这里就选择LinkedList来实现：

/**
 * description:LinkedList 模拟 Stack
 * 

 * author: shixinzhang
 * 

 * data: 10/23/2016
 */
public class LinkedListStack extends LinkedList{
      public LinkedListStack(){
            super();
  }

      @Override
      public void push(Object o) {
            super.push(o);
  }

      @Override
      public Object pop() {
            return super.pop();
  }

      @Override
      public Object peek() {
            return super.peek();
  }

      @Override
      public boolean isEmpty() {
            return super.isEmpty();
  }

      public int search(Object o){
            return indexOf(o);
  }
}

调用：

@Test
public void testPush() throws Exception {
  LinkedListStack stack = new LinkedListStack();
  System.out.println("栈是否为空: " + stack.isEmpty());

      stack.push("shixin");
      stack.push("好帅");
      stack.push("技巧一流");
      stack.push("haha");

  System.out.println("栈中元素: " + stack);
  System.out.println("获取顶端元素 peek :" + stack.peek());
  System.out.println("顶端元素出栈 pop :" + stack.pop());
  System.out.println("出栈后栈内元素:" + stack);
  System.out.println("search(好帅) 的位置:" + stack.search("好帅"));
}