java数据结构之栈-优快云博客

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引言

栈是一种特殊的线性表，其限制是只能在表的一端进行插入和删除操作。这一端被称为栈顶（top），而另一端则被称为栈底（bottom），栈的操作遵循后进先出原则，即最后进入栈的元素最先被弹出，其作为一种基本的数据结构，在编程中有着广泛的应用，无论是编译器的语法分析、函数调用的管理，还是表达式求值等领域，栈都发挥着关键作用。理解栈的数据结构及其在 Java 中的实现和应用，对于提升编程能力和解决实际问题具有重要意义。

栈的操作

入栈（push）
入栈操作是将一个新元素添加到栈顶，在 java 中，使用栈的类时，通过调用push方法将元素压入栈中。例如：

Stack<Integer> stack = new Stack<>();
stack.push(5); 
stack.push(10);

此时，栈中自底向上的元素依次为5和10， 10位于栈顶。

出栈（pop）
出栈操作是移除并返回栈顶元素，继续以上述栈为例，调用pop方法：

int exitpop = stack.pop();

此时， poppedElement的值为10，栈中只剩下元素5 ，如果栈为空时调用pop方法，会抛出异常。

查看栈顶元素（peek）
peek操作允许查看栈顶元素，但并不移除它。例如：

Stack<Integer> stack = new Stack<>();
stack.push(5);
stack.push(10);
int topElement = stack.peek();

此时，topElement的值为10 ，如果栈为空时调用peek方法，会抛出异常。

判断栈是否为空（isEmpty）
该操作返回一个布尔值，用于指示栈是否为空。例如：

Stack<Integer> stack = new Stack<>();
boolean isEmpty = stack.isEmpty(); 
stack.push(5);
isEmpty = stack.isEmpty();

初始时， isEmpty为true ，当元素5入栈后， isEmpty变为false 。
获取栈的大小（size）
size方法返回栈中当前元素的数量。例如：

Stack<Integer> stack = new Stack<>();
stack.push(5);
stack.push(10);
int stackSize = stack.size();

此时， stackSize的值为2 。

Java 中栈的实现

使用java.util.Stack类
java.util.Stack 是 Java 集合框架中的一个类，它实现了栈的数据结构。除了基本的栈操作方法外，它还继承了Vector的一些其他方法，但在实际使用栈时，通常建议只使用栈相关的操作方法，以保持代码的清晰性和逻辑性。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        stack.push("a");
        stack.push("b");
        stack.push("c");

        System.out.println("栈顶元素: " + stack.peek());
        System.out.println("出栈元素: " + stack.pop());
        System.out.println("栈是否为空: " + stack.isEmpty());
        System.out.println("栈的大小: " + stack.size());


    }
}

在现代Java编程中，更推荐使用Deque接口的实现类来模拟栈的操作，因为它们提供了更简洁和高效的接口，并且避免了Stack类可能带来的一些不必要的复杂性和潜在的性能问题。

使用 java.util.ArrayDeque 类实现栈
ArrayDeque是Deque接口的一个实现类，它可以作为栈来使用，并且在性能上通常优于 Stack类。 ArrayDeque内部使用数组来存储元素，它支持在两端进行高效的插入和删除操作，非常适合作为栈和队列的实现。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
            Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
            stack.push(1);
            stack.push(2);
            stack.push(3);

            System.out.println("栈顶元素: " + stack.peek());
            System.out.println("出栈元素: " + stack.pop());
            System.out.println("栈是否为空: " + stack.isEmpty());
            System.out.println("栈的大小: " + stack.size());
    }
}

当使用 ArrayDeque作为栈时，入栈操作使用 push方法，出栈操作使用 pop方法，查看栈顶元素使用 peek 方法，这些操作与 Stack 类中的相应操作具有相同的语义和功能。