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10.线性表之栈的概念及Java实现栈(顺序栈和链式栈)

JAVA概念 实现 10 顺序 链式 线性表
2023-09-11 14:18:28 时间

1.栈的概念

后进先出法,简称 LIFO,last in first out ;

栈是一种只允许在一端进行插入或删除的线性表
1、栈的操作端通常被称为栈顶,另一端被称为栈底。
2、栈的插入操作称为进栈(压栈|push);栈删除操作称为出栈(弹栈|pop)。

特点
栈就像一个杯子,我们只能从杯口放和取,所以栈中的元素是“先进后出”的特点。

存储结构
顺序存储的栈称为顺序栈;链式存储的栈称为链式栈。
实际上,栈就可以用数组来实现,也可以用链表来实现。用数组实现的叫做顺序栈,用链表实现的叫做链式栈。

2.java实现

我们可以围绕栈的4个元素来实现栈:
2个状态:是否栈空;是否栈满。
2个操作:压栈push;弹栈pop。

2.1顺序栈的实现

在这里插入图片描述

/**
 * 数组实现栈
 */
class Mystack1<T> {
    //实现栈的数组
    private Object[] stack;
    //数组大小
    private int size;
    //初始化数组
    Mystack1() {
        stack = new Object[10];//初始容量为10
    }
 
    //判断是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
 
    //返回栈顶元素
    public T peek() {
        T t = null;
        if (size > 0)
            t = (T) stack[size - 1];
        return t;
    }
 
    //入栈
    public void push(T t) {
        expandCapacity(size + 1);
        stack[size] = t;
        size++;
    }
 
    //出栈
    public T pop() {
        //移到栈顶,准备出栈
        T t = peek();
        if (size > 0) {
            stack[size - 1] = null;
            size--;
        }
        return t;
    }
 
    //如果栈满了就需要扩大容量
    public void expandCapacity(int size) {
        int len = stack.length;
        if (size > len) {
            size = size * 2;//每次扩大一倍
            //Java里面数组扩大的方法Arrays.copyOf()
            stack = Arrays.copyOf(stack, size);
        }
    }
}
 
public class ArrayStack {
    public static void main(String[] args) {
        Mystack1<String> stack = new Mystack1<>();
        System.out.println(stack.peek());
        System.out.println(stack.isEmpty());
        stack.push("java");
        stack.push("is");
        stack.push("beautiful");
        stack.push("language");
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.isEmpty());
        System.out.println(stack.peek());
    }
}

2.2 链式栈的实现

在这里插入图片描述
使用链表来实现栈,push进的数据添加至链表的头结点,pop数据时取的也是链表的头结点,这样就实现了栈的后进先出。代码如下:

package LinearTable.Stack;
 
/**
 * 链表实现栈
 *
 * @param <T>
 */
class Mystack2<T> {
    //定义链表
    class Node<T> {
        //定义数据类型泛型T
        private T t;
        //定义指针
        private Node next;
    }
 
    //定义头节点
    private Node<T> head;
 
    //构造函数初始化头指针
    Mystack2() {
        head = null;
    }
 
    //入栈
    public void push(T t) {
        if (t == null) {
            throw new NullPointerException("参数不能为空");
        }
        if (head == null) {
            //创造的新节点
            head = new Node<T>();
            head.t = t;
            //next指针指向下一个位置
            head.next = null;
        } else {
            //头节点指向的位置
            Node<T> temp = head;
            //创建新节点
            head = new Node<>();
            head.t = t;
            head.next = temp;
        }
    }
 
    //出栈
    public T pop() {
        T t = head.t;
        head = head.next;
        return t;
    }
 
    //栈顶元素
    public T peek() {
        T t = head.t;
        return t;
    }
 
    //栈空
    public boolean isEmpty() {
        if (head == null)
            return true;
        else
            return false;
    }
}
 
public class LinkStack {
    public static void main(String[] args) {
        Mystack2 stack = new Mystack2();
        System.out.println(stack.isEmpty());
        stack.push("Java");
        stack.push("is");
        stack.push("beautiful");
        System.out.println(stack.peek());
        System.out.println(stack.peek());
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.isEmpty());
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.isEmpty());
    }
}