数据结构专题——栈与队列之链栈及其Java实现

在上一篇博客中，博主与大家学习了一个新的数据结构——栈。它是一个只被允许在栈顶进行插入与删除元素的特殊线性表，是一种典型的LIFO的数据结构。在我们用数组的方式实现了顺序存储的顺序栈之后，本章博客中我们就一起来尝试实现一个链式存储的栈吧。

和普通的线性表一样，我们可以选择用单链或者是双链来实现这个数据结构。由于栈只能够在栈顶进行入栈和出栈操作，因此一个只含有栈顶节点的单链表就可以轻松实现它了。

下面我们就来一起实现这个链式存储的链栈吧：

    //栈顶节点，不存储元素，只用来指向栈顶的元素
    private Node stackTop;
    private int size;

    public MyLinkedStack () {
        stackTop = new Node(null,null);
        size = 0;
    }

    class Node{
        E data;
        Node nextNode;
        Node(E data, Node nextNode) {
            this.data = data;
            this.nextNode = nextNode;
        }

    }

然后是进栈和出栈的操作：

    @Override
    public E push(E item) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Node newNode = new Node(item,stackTop.nextNode);
        stackTop.nextNode = newNode;
        this.size++;
        return item;
    }

    @Override
    public E pop() {
        // TODO Auto-generated method stub
        Node n = stackTop.nextNode;
        E data = n.data;
        stackTop.nextNode = n.nextNode;
        n.data = null;
        n.nextNode = null;
        n = null;
        this.size--;
        return data;
    }

接下来是，返回栈中顶部元素以及返回栈中某个元素的位置的实现：

    @Override
    public E peek() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return stackTop.nextNode.data;
    }
    @Override
    public int search(Object o) {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(empty()) return -1;
        int index =1;
        if(o == null) {
            for(Node n=stackTop.nextNode; n!=null; n=n.nextNode, index++) {
                if(n.data == null) {
                    return index;
                }
            }
            return -1;
        }else {
            for(Node n=stackTop.nextNode; n!=null; n=n.nextNode, index++) {
                if(o.equals(n.data)) {
                    return index;
                }
            }
            return -1;
        }
    }

最后，是检查栈是否为空以及清空整个栈的操作：

    @Override
    public boolean empty() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return size==0;
    }
    @Override
    public void clear() {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(empty()) return;
        for(Node n=stackTop.nextNode; n!=null ;) {
            Node next = n.nextNode;
            n.data = null;
            n.nextNode = null;
            n = next;
        }
        this.size = 0;
    }

对比一下我们完成的顺序栈与链栈，它们在时间复杂度上都是O(1)。对于空间性能来说，顺序栈基于数组实现，会有一个数组的固定长度(如果没有放满元素，存在空间浪费)；而链栈并没有长度的限制，却在每个节点上耗费指针域的空间。因此如果栈的使用过程中元素变化不可预料，我们应该选择链栈；如果元素数量的变化在一个可控的范围呢，那么我们可以选择顺序栈。

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