深入理解Java 栈数据结构
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 = << ;
//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 * / ;
Object[] newStack = new Object[maxCapacity];
System.arraycopy(data,,newStack,,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 <= ) 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 > -){
data[top--] = null;
}
size = ;
}
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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