数据结构基础栈的详解

Posted 2023-02-26 有头发的程序猿#

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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基础栈的详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一.栈的定义

栈(stack)是一种特殊的线性表,是一种只允许在表的一端进行插入或删除操作的线性表。表中允许进行插入和删除操作的一端称为栈顶，最下面的那一端称为栈底。栈顶是动态的，它由一个称为栈顶指针的位置指示器指示。当栈中没有数据元素时，称之为空栈。栈的插入操作也称为进栈或入栈，栈的删除操作称为出栈或退栈。

栈的特点是先进后出

二.栈的基本操作

初始栈：创建一个空栈
入栈：在栈顶添加一个数据元素
出栈：删除栈顶数据元素
取栈顶元素：获取栈中当前栈顶的数据元素，栈中数据元素不变
求栈长度：获取栈中的数据元素个数
判断栈空：判断栈中是否有数据元素

三.栈的抽象数据类型

ADT 栈（stack）
数据元素可以是任意类型，只要同属一个数据对象即可;
数据关系数据元素之间呈线性关系，假设栈中有n个元素（a1, a2，a3，…，an）,则对
每一个元素ai(i=1,2,…,n-1)都存在关系(ai,ai+1)，并且a1无前趋，an无后继。
数据操作将对栈的基本操作定义在接口IStack中，代码如下:

public interface IStack<E> 
E push(E item);//入栈
E pop(); //出栈
E peek(); //取栈顶元素
int size(); //求栈的长度
void clear();//清空栈
boolean isEmpty(); //判断栈是否为空

四.用顺序栈实现栈

1.顺序栈的存储结构：
用一片连续的存储空间来存储栈中的数据元素，这样的栈称为顺序栈(sequence stack)。
栈顶指示器top设在数组第一个元素前面的位置，top随着插入和删除而变化，当栈为空时，top=-1
2.实现顺序栈的接口

public interface IStack<E>
    E push(E e); //入栈
    E pop(); //出栈
    E peek();//取栈顶元素
    boolean isEmpty();//判断栈是否为空
    int size();//栈的尺寸
    void clear();//清空栈

3.实现顺序栈

public class SeqStack<E> implements IStack<E>
    private int maxsize;  //栈的最大容量
    private int top;  //栈顶指针
    private Object arr[];

    public SeqStack(int maxsize)
        arr = new Object[maxsize];
        this.maxsize = maxsize;
        top=-1;
    
    public E push(E e) 
        if(!isFull())
            arr[++top] = e;
            return e;
        
        return null;
    

    public E pop() 
        if(!isEmpty())
            return (E) arr[top--];
        
        return null;
    

    public E peek() 
         if(!isEmpty())
             return (E) arr[top];
         
         return null;
    

    public boolean isEmpty() 
        if(top == -1)
            return true;
        
        else return false;
    

    public int size() 
        if(!isEmpty())
            return top+1;
        
       return 0;
    

    public void clear() 
        if (!isEmpty())
            top=-1;
        

    
    public boolean isFull()
        if (top == maxsize)
            return true;
        
        else return false;

4.测试顺序栈

public class TestSeqStack 
    public static void main(String []args)
        Integer data[] =1,24,32,3,33;
        SeqStack<Integer> seqStack = new SeqStack<Integer>(5);

        System.out.println("*******************");
        for(int i= 0;i<5;i++)
            System.out.print("入栈："+data[i]);
            seqStack.push(data[i]);
            System.out.println();
        
        System.out.println("*******************");
        while(true)
            if(seqStack.isEmpty())
                break;
            
            System.out.print("出栈："+seqStack.pop().intValue());

            System.out.println();

五.用链栈实现栈

1.链栈的存储结构
用链式存储结构存储的栈称为链栈(linked stack)。链栈通常用单链表来表示。
链栈结点的结构与单链表结点的结构一样，由数据域data和引用域next两部分组成。
栈顶指示器指向最后一个入链的元素。
2.单链节点

public class StackNode<E> 
    private E data;
    private StackNode<E> next; //指向下一个节点

    public StackNode()
    public StackNode(E data) 
        this.data = data;
    

    public StackNode(E e, StackNode<E> e1)
        this.data = e;
        this.next = e1;

    

    public E getData() 
        return data;
    

    public void setData(E data) 
        this.data = data;
    

    public StackNode<E> getNext() 
        return next;
    

    public void setNext(StackNode<E> next) 
        this.next = next;

3.单链节点实现链栈

public class LinkStack<E> implements IStack<E> 
    private StackNode<E> top;
    private int size;

    public LinkStack()
        top = new StackNode<E>(null,null);
        size=0;
    
    public E push(E e) 
        StackNode<E> node = new StackNode<E>(e,top.getNext());
        top.setNext(node);
        size++;
        return e;
    

    public E pop() 
        if(top.getNext() !=null)
            E e = top.getNext().getData();
            top.setNext(top.getNext().getNext());
            size--;
            return e;
        
        return null;
    

    public E peek() 
        if(top.getNext()!=null)
            return top.getNext().getData();
        
        return null;
    

    public boolean isEmpty() 
        if(top.getNext()!=null)
            return false;
        
        return true;
    

    public int size() 
        return size;
    

    public void clear() 
        top.setNext(null);

4.测试

public class TestLinkStack 
    public static void main(String []args)
        Integer data[] =1,24,32,3,33;
        LinkStack<Integer> linkStack = new LinkStack<Integer>();

        System.out.println("*******************");
        for(int i= 0;i<5;i++)
            System.out.print("入栈："+data[i]);
            linkStack.push(data[i]);
            System.out.println();
        
        System.out.println("*******************");
        while(true)
            if(linkStack.isEmpty())
                break;
            
            System.out.print("出栈："+linkStack.pop().intValue());

            System.out.println();