深入理解Java 栈数据结构

2018-11-22 08:42:29来源:博客园 阅读 ()

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  栈(stack)又名堆栈,它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶,相对地,把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈,它是把新元素放到栈顶元素的上面,使之成为新的栈顶元素;从一个栈删除元素又称作出栈或退栈,它是把栈顶元素删除掉,使其相邻的元素成为新的栈顶元素。

  

  从上图是基于数组实现的栈,可以看到,对栈的操作(压栈、出栈)其实都是对栈顶元素的操作,因此压栈和出栈的速度都比较快。栈中元素按照FILO顺序排序的,即先入后出的规则,先放进去的元素最后才能被弹出来。

 

  一、栈结构要素

  1、栈,是用来存储数据的数据结构,可以使用数组或链表来实现栈结构

  2、栈顶,顾名思义栈最顶部的元素,压栈与出栈的对象

  3、栈深度,栈中数据多少,如果栈结构为数组,当栈长度大于等于数组长度后,会抛出异常或对数组进行扩容,栈结构是链表就没有这个限制。

  

//存放数据
    private Object[] data;
    //数据量
    private int size;
    //栈顶
    private int top;
    //默认栈大小
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
    //最大容量
    private int maxCapacity;

  

  二、压栈

    /**
     * 向栈中放数据
     * @param obj
     * @return
     */
    public boolean push(Object obj){
        if (size >= maxCapacity) return false;
        data[++top] = obj;
        size++;
        return true;
    }

  压栈操作比较简单,将新元素放在原栈顶的上面,栈顶指针往上移动一位。我这里当栈深度等于数组长度后是直接返回false的,当然根据实际的需求,你也可以对现有数组进行扩容,然后将原栈中元素放入新栈中即可。如:

     /**
     * 压栈,如果栈深度超出数组长度,将数组扩大1.5倍
     * @param obj
     * @return
     */
    public boolean push1(Object obj){
        if (size >= maxCapacity){
            maxCapacity = maxCapacity * 3 / 2;
            Object[] newStack = new Object[maxCapacity];
            System.arraycopy(data,0,newStack,0,size);
            Arrays.fill(data,null);
            data = newStack;
        }
        data[++top] = obj;
        size++;
        return true;
    }

 

  三、出栈

    /**
     * 从栈中弹出数据
     * @return
     */
    public Object pop(){
        if (size <= 0) return null;
        size--;
        Object old = data[top];
        data[top--] = null;
        return old;
    }

  出栈操作将栈顶元素掷为null,然后将栈顶指针往下移动一位即可,很简单。

 

  四、查看栈顶

    /**
     * 查看数据
     */
    public Object peek(){
        if (isEmpty()) return null;
        return data[top];
    }

  这个方法更是简单到令人发指,只是查看栈顶元素,并没有将栈顶元素删除。

 

  五、清空栈

    /**
     * 清空栈数据
     */
    public void clear(){
        while (top > -1){
            data[top--] = null;
        }
        size = 0;
    }

 

  栈数据结构的实现基本已经讲完了,栈的基本操作差不多包包含在里面了,代码实现起来就是这么简单。另外,另一种基于链表的栈我就不再这里说了,因为也是很简单的,这是栈限定对链表的操作只能是操作链表头部,大家如果感兴趣的话可以自己尝试用链表实现一个栈,或者可以参考一下我之前写的基于链表实现的队列,原理是差不多的,也可以参考一下jdk中的LinkedList。

  

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