100天iOS数据结构与算法实战 Day02 – 栈的实现Demo

栈的特性

栈 的特性是先进后出。

动画描述

栈最常见的场景

• 栈在iOS开发中常见的是导航栈，push pop 操作就是这种进栈出栈的操作。

• 你调用函数的时候，这个返回地址被放到栈中，当函数结束时，使用该返回地址跳回调用者，这是记录函数调用过程的完美体现。

和栈有关的算法题目

• Valid Parentheses

• Basic Calculator

• Evaluate Reverse Polish Notation

• Implement Queue using Stacks

• Implement Stack using Queues

• Simplify Path

实现方式

主要有两种方法来实现栈：使用数组，使用链表。我们代码是用数组来实现的。

栈的基本操作方式

DSStack *testStack = [[DSStack alloc] initWithSize:4];    [testStack push:@"1"];    [testStack push:@"2"];    [testStack push:@"5"];    [testStack popLastObject];    NSLog(@"%@",testStack);

主要代码

1. - (instancetype)initWithSizeNSUInteger)size

2. {

3.    self = [super init];

4.  

5.    if (self) {

6.        if (size > 0) {

7.            _stackArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:size];

8.            _maxStackSize = size;

9.        }

10.        else {

11.            NSAssert(size != 0, @"Stack size must be > 0");

12.        }

13.    }

14.    return self;

15. }

初始化给定大小，这样是有好处的。因为如果数组容量满的时候为了增加容量，频繁的动态创建数组 copy数组会消耗一定的内存

1. - (void)pushid)object

2. {

3.    if ([self isFull] && self.maxStackSize) {

4.  

5.        NSMutableArray *newArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:_maxStackSize*2];

6.        self.stackArray = [newArray mutableCopy];

7.        _maxStackSize = _maxStackSize*2;

8.  

9.    }

10.    if (object != nil) {

11.        [self.stackArray addObject:object];

12.  

13.    }

14.    else {

15.        NSAssert(object != nil, @"You can't push nil object to stack");

16.    }

17. }

如果当前数组填充满了 则创建一个两倍容量的数组copy一份给原来的数组

1. - (id)popLastObject

2.  

3. {

4.  

5.     id object = [self peek];

6.  

7.     [self.stackArray removeLastObject];

8.  

9.     return object;

10.  

11. }

如果当前数组不为空，存在数组最后一个对象则直接返回 并移除掉。

优化：

提供了一个初始化传入size的值是为了预估空间比较合理。如果没有预估好，频繁扩容会造成不断申请内存然后copy。举个例子提前初始化容量和不指定容量的对比效果图看下图：

为了避免这个问题提供一个压缩空间的方法

1. - (void)compressedStack

2. {

3.    int capacitySize = (int)(_maxStackSize * 0.9);

4.    int stackSize = (int)(self.stackArray.count);

5.    if( stackSize < capacitySize ) {

6.        NSMutableArray *newArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:stackSize];

7.        self.stackArray = [newArray mutableCopy];

8.        _maxStackSize = stackSize;

9.  

10.    }

11. }

如果当前栈内元素个数小于容量的90% ，那么压缩栈把容量设置为当前栈的实际元素个数。

栈操作复杂度

压栈操作是将新元素压入数组的尾部，而不是头部。在数组的头部插入元素是一个很耗时的操作，它的时间复杂度为 O(n)，因为需要将现有元素往后移位为新元素腾出空间。而在尾部插入元素的时间复杂度为 O(1)；无论数组有多少元素，这个操作所消耗的时间都是一个常量。

栈的实现Demo

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