线性结构(二) - 栈的原理与实现

注意：本文所说的栈是数据结构中的栈，而不是内存模型中栈。

一、栈的介绍

栈（stack），是一种线性存储结构，它有以下几个特点：

1、栈中数据是按照"后进先出（LIFO, Last In First Out）"方式进出栈的。

2、向栈中添加/删除数据时，只能从栈顶进行操作。

栈通常包括的三种操作：push、peek、pop。

push -- 向栈中添加元素。

peek -- 返回栈顶元素。

pop  -- 返回并删除栈顶元素的操作。

1. 栈的示意图

栈中的数据依次是 30 --> 20 --> 10

2. 出栈

出栈前：栈顶元素是30。此时，栈中的元素依次是 30 --> 20 --> 10
出栈后：30出栈之后，栈顶元素变成20。此时，栈中的元素依次是 20 --> 10

3. 入栈

入栈前：栈顶元素是20。此时，栈中的元素依次是 20 --> 10
入栈后：40入栈之后，栈顶元素变成40。此时，栈中的元素依次是 40 --> 20 --> 10

二、栈的实现

Java实现一：数组实现的栈，能存储任意类型的数据。
Java实现二：Java的 Collection集合 中自带的"栈"(stack)的示例。

1. Java实现一：数组实现的栈，能存储任意类型的数据

/**
 * Java : 数组实现的栈，能存储任意类型的数据
 *
 * @author skywang
 * @date 2013/11/07
 */
import java.lang.reflect.Array;

public class GeneralArrayStack<T> {

    private static final int DEFAULT_SIZE = 12;
    private T[] mArray;
    private int count;

    public GeneralArrayStack(Class<T> type) {
        this(type, DEFAULT_SIZE);
    }

    public GeneralArrayStack(Class<T> type, int size) {
        // 不能直接使用mArray = new T[DEFAULT_SIZE];
        mArray = (T[]) Array.newInstance(type, size);
        count = 0;
    }

    // 将val添加到栈中
    public void push(T val) {
        mArray[count++] = val;
    }

    // 返回“栈顶元素值”
    public T peek() {
        return mArray[count-1];
    }

    // 返回“栈顶元素值”，并删除“栈顶元素”
    public T pop() {
        T ret = mArray[count-1];
        count--;
        return ret;
    }

    // 返回“栈”的大小
    public int size() {
        return count;
    }

    // 返回“栈”是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return size()==0;
    }

    // 打印“栈”
    public void PrintArrayStack() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.printf("stack is Empty\n");
        }

        System.out.printf("stack size()=%d\n", size());

        int i=size()-1;
        while (i>=0) {
            System.out.println(mArray[i]);
            i--;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        String tmp;
        GeneralArrayStack<String> astack = new GeneralArrayStack<String>(String.class);

        // 将10, 20, 30 依次推入栈中
        astack.push("10");
        astack.push("20");
        astack.push("30");

        // 将“栈顶元素”赋值给tmp，并删除“栈顶元素”
        tmp = astack.pop();
        System.out.println("tmp="+tmp);

        // 只将“栈顶”赋值给tmp，不删除该元素.
        tmp = astack.peek();
        System.out.println("tmp="+tmp);

        astack.push("40");
        astack.PrintArrayStack();    // 打印栈
    }
}

运行结果：

tmp=30
tmp=20
stack size()=3
40
20
10

结果说明：GeneralArrayStack是通过数组实现的栈，而且GeneralArrayStack中使用到了泛型。

2. Java实现二：Java的 Collection集合 中自带的"栈"(stack)的示例

import java.util.Stack;

/**
 * Java : java集合包中的Stack的演示程序
 * 
 * @author Anndy
 */
public class StackTest {

	public static void main(String[] args) {
		int tmp = 0;
		Stack<Integer> astack = new Stack<Integer>();

		// 将10, 20, 30 依次推入栈中
		astack.push(10);
		astack.push(20);
		astack.push(30);

		// 将“栈顶元素”赋值给tmp，并删除“栈顶元素”
		tmp = astack.pop();
		// System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);

		// 只将“栈顶”赋值给tmp，不删除该元素.
		tmp = (int) astack.peek();
		// System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);

		astack.push(40);
		while (!astack.empty()) {
			tmp = (int) astack.pop();
			System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);
		}
	}
}

运行结果：

tmp=40
tmp=20
tmp=10