Java数据结构-栈的实现

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#java #数据结构 #算法

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本文介绍了栈的概念、实现思路及代码实现。栈是一个先进后出的数据结构，常用于中缀表达式转换、逆波兰计算器等。文中通过数组模拟栈，并提供了压栈、弹栈、判断栈满和空的方法。此外，还展示了完整的Java代码实现。

前言:

嘻嘻,今天博主终于要更新栈的知识了,上次结束说要更新要是上一次,所以这次咱就把栈的实现的更新带来了,嗯~ o(*￣▽￣*)o小伙伴可能会问,栈能干什么啊,在Java中栈不是有对应的类吗....

栈能够实现逆波兰计算机,中缀表达式转后缀表达式,还有普通中缀计算机等.....

话不多说,我们就从一下几个方面开始吧

栈的概念 🔜 栈的实现思路 🔜 栈的代码实现与分析 🔜 结论

如果喜欢作者的话,戳这

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栈的概念:

栈是一个先进后出,后进先出的有序列表
在栈中添加元素和删除元素都在一端执行,是一个特殊的线性表
插入元素或删除元素的一端是活跃的一端,被称为栈顶
另一端不活跃,被称为栈底
常用术语:压栈=入栈=push 出栈=弹栈=pop

栈的实现思路:

我们需要创建一个数组去模拟栈
定义一个栈顶变量top,用于指向栈顶
定义压栈弹栈等方法

栈的代码实现与分析:

创建一个数组及其变量模拟栈

    private int maxSize;
    private int top;
    private Object[] stack;

    public ArraysStack(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        this.top = -1;
        stack = new Object[maxSize];
    }

代码分析:

maxSize是栈的最大容量,在调用构造方法的时候可以自行指定
top用于指向栈顶的变量,应该被初始化为-1
这里选用了Object[]数组,目的是什么都可以放进去

图解:

创造两个方法,分别判断是否已满或已空

public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }
public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }

代码分析:

图解:

创建一个压栈和弹栈的方法

public void push(E element) {
        if(isFull()) {
            System.out.println("栈已满,无法压栈");
            return;
        }
        stack[++top] = element;
    }
public E pop() throws Exception{
        if(isEmpty()) {
            throw new Exception("栈已空,无法弹栈");
        }
        return (E)stack[top--];
    }

代码分析:

加入元素和取出元素之前,要分别分析一下栈是否为空,或是否为满,要有校验意识
因为top初始化为-1,所以添加元素的时候应该先要自增,再添加
因为top指向栈顶元素,所以取出元素时,先取出,栈顶top变量再自减

图解:

创建一个遍历的方法

public void print() {
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈已空,无法输出");
            return;
        }
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.println("stack[" + i + "] = " + stack[i]);
        }
    }

代码分析:

从栈的定义得知,先拿出来的是栈顶元素,所以应该从top开始,到0结束

完整代码:

package datastructure.chapter02.stack.instance;

/**
 *
 * @param <E> 指定栈存储的元素
 */
public class ArraysStack<E> {
    private int maxSize;
    private int top;
    private Object[] stack;

    /**
     * 栈(数组实现)的构造方法
     * @param maxSize 栈空间的最大值
     */
    public ArraysStack(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        this.top = -1;
        stack = new Object[maxSize];
    }

    /**
     *  判断栈是否为满
     * @return 若返回值为true,则栈已满,否则为false
     */
    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }

    /**
     *  判断栈是否为空
     * @return 若返回值为true,则栈已空,否则为false
     */
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }

    /**
     * @param element 压入栈的数据
     */
    public void push(E element) {
        if(isFull()) {
            System.out.println("栈已满,无法压栈");
            return;
        }
        stack[++top] = element;
    }

    /**
     *
     * @return 返回栈顶数据
     * @throws Exception 空栈异常
     */
    public E pop() throws Exception{
        if(isEmpty()) {
            throw new Exception("栈已空,无法弹栈");
        }
        return (E)stack[top--];
    }

    /**
     * 输出栈
     */
    public void print() {
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈已空,无法输出");
            return;
        }
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.println("stack[" + i + "] = " + stack[i]);
        }
    }
}