数据结构笔记--栈的总结及java数组实现简单栈结构

杂谈"栈"结构:　　

 　栈(Stack)是一种插入删除操作都只能在一个位置上进表,这个位置位于表的末端,叫做栈顶(Top).

　　对栈的基本操作有push和pop,表示进栈和出栈.也就相当于插入和删除操作.

　　栈结构又叫做LIFO(后进先出)表.归根结底是一个表结构,因此任何能够实现表结构的方法都能实现栈.

　　在java语言中,ArrayList和LinkedList都支持栈操作,栈操作都是常数时间的操作,栈的实现方式一般有两种,一种是使用顺序存储的方式,即使用数组来实现,用ArrayList可以轻易实现栈结构,也可以自己使用数组来实现,一会下面我就用数组来实现栈,第二种是使用链式存储实现,即可以使用LinkedList来实现.

使用数组实现顺序栈:

　　使用arrayList和linkedList实现栈比较简单,毕竟本身他们就是封装好的功能,接下来我用数组来实现一个栈结构:

MyStack:

package com.wang.list;

import java.util.Arrays;

public class MyStack<T> {

    //使用数组实现这个栈结构
    private T[] dataArr;
    //当前元素的个数
    private int theSize;
    //栈的容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY=10;
    
    public MyStack(){
        clear();
        
    }
    //初始化数组,默认大小10,元素个数theSize初始化为o
    private void clear(){
        theSize=0;
        ensureCapacity(DEFAULT_CAPACITY);
    }
    
    //栈元素容量
    public int size(){
        return theSize;
    }
    
    private void ensureCapacity(int newCapacity){
        if(newCapacity<theSize){
            return;
        }
        T[] oldArr=dataArr;
        dataArr=(T[])new Object[newCapacity];
        for(int i=0;i<size();i++){
            dataArr[i]=oldArr[i];
        }
        
    }
    //入栈
    public void push(T value){
        if(dataArr.length==size()){
            ensureCapacity(size()*2);
        }
        dataArr[theSize++]=value;
    }
    //栈是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return size()==0;
    }
    //出栈
    public T pop(){
        if(isEmpty()){
            return null;
        }
        T theValue=dataArr[theSize-1];
        dataArr[--theSize]=null;
        return theValue;
        
    }
    //返回栈尾元素
    public T peek(){
        if(isEmpty()){
            return null;
        }
        T theValue=dataArr[theSize-1];
        return theValue;
    } 
}

使用Node()辅助类实现链式栈:

package com.wang.list;

public class MyStack1<T> {

    
    private class Node{
        
         T data;
        Node next;
        
        
        public Node(T data,Node next){
            
            this.data=data;
            this.next=next;
        }
    }
    
    //保存元素个数
    private int theSize;
    
    //保存栈顶元素
    private Node top;
    
    public MyStack1(){
        top=null;
    }
    
    public MyStack1(T value){
        top=new Node(value,null);
    }
    
    public void push(T value){
        top=new Node(value,top);
        theSize++;
        
    }
    
    public T pop(){
        Node old=top;
        top=top.next;
        old.next=null;
        theSize--;
        return old.data;
        
    }
    
    public T peek(){
        return top.data;
        
    }
    public int size(){
        return theSize;
    }
    
    public boolean isEmpty(){
        return size()==0;
    }
}

栈的应用:

　　进制转换:

　　　　比如将十进制下的某个数转换为二进制中的某个数,则可以对该数进行除2取余操作,然后将余数压栈,之后再将所有的数出栈,即是所对应的二进制数,这其实是栈对于逆序操作的一个实例.

　　平衡符号:

　　　　检查那些成对出现的符号是否匹配,比如(),[],{}等

　　　　实现过程大概如下:

　　　　　　做一个空栈,读入字符直到文件末尾.如果字符是一个开放符号(比如"{}"中的"{"),则将其推入栈中.如果字符是一个封闭符号(比如"{}"中的"}"),则判断栈是否为空,为空则报错.不为空,则将栈顶元素弹出,判断弹出元素是否是其对应的开放符号,不是则报错,在文件结尾,如果栈非空,就报错.

　　后缀表达式:

　　　　不知道何为后缀表达式,请自行百度,后缀表达式的记法又称为逆波兰式,它的求值过程恰好就是从左到右的过程,可以使用一个栈,当见到一个数时就入栈,当遇到一个一个运算符时,就从栈中弹出两个数进行计算,再将所得结果入栈.最后的到的数就是计算结果.

　　用于方法调用:

　　　　存在方法调用时,比如在一个方法中调用了另一个方法,这时候需要把当前方法一些重要信息记录并保存下来,保存到一个栈中,然后再跳到新方法中去执行,当方法返回的时候,去查看栈顶的那个保存信息(栈帧),然后进行复原,事实上这是在计算机系统中一个非常重要的应用,上面的全部工作都可以用一个栈来实现.事实上,在实现递归的每一种程序语言都是这么干的,所存储的信息叫做活动记录,或者说栈帧.这个细说,比较复杂,想深入了解,自己百度吧.