《Java数据结构与算法：提升代码效率的关键-栈篇》

一、栈的基本概念

栈是一种重要的线性数据结构，遵循后进先出(LIFO, Last In First Out)原则。下面详细介绍Java中栈的实现和使用方法。

1. 栈的特性

• 后进先出：最后入栈的元素最先出栈

• 基本操作：

  • push：元素入栈

  • pop：元素出栈

  • peek：查看栈顶元素但不移除

• 限制访问：只能访问栈顶元素

2. 常见应用场景

• 函数调用栈

• 表达式求值

• 括号匹配检查

• 浏览器前进/后退功能

• 撤销(Undo)操作

二、Java中的Stack类

Java提供了java.util.Stack类实现栈结构：

import java.util.Stack;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        
        // 入栈操作
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        
        // 查看栈顶元素
        System.out.println("栈顶元素: " + stack.peek()); // 输出3
        
        // 出栈操作
        System.out.println("出栈: " + stack.pop()); // 输出3
        System.out.println("出栈: " + stack.pop()); // 输出2
        
        // 判断栈是否为空
        System.out.println("栈是否为空: " + stack.isEmpty()); // 输出false
        
        // 获取栈大小
        System.out.println("栈大小: " + stack.size()); // 输出1
    }
}

三、使用Deque实现栈（推荐方式）

（博哥有话说：在使用上没有什么太大的区别，在定义的时候有区别，这个的祖宗类更加强大稳定）

由于Stack类继承自Vector，Java官方推荐使用Deque接口的实现类：

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
        
        // 入栈操作
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        
        // 查看栈顶元素
        System.out.println("栈顶元素: " + stack.peek()); // 输出3
        
        // 出栈操作
        System.out.println("出栈: " + stack.pop()); // 输出3
        System.out.println("出栈: " + stack.pop()); // 输出2
        
        // 判断栈是否为空
        System.out.println("栈是否为空: " + stack.isEmpty()); // 输出false
        
        // 获取栈大小
        System.out.println("栈大小: " + stack.size()); // 输出1
    }
}

四、自定义栈实现

基于数组的实现

public class ArrayStack {
    private int maxSize;
    private int[] stack;
    private int top = -1;
    
    public ArrayStack(int size) {
        this.maxSize = size;
        stack = new int[maxSize];
    }
    
    // 判断栈满
    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }
    
    // 判断栈空
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }
    
    // 入栈
    public void push(int value) {
        if (isFull()) {
            throw new RuntimeException("栈已满");
        }
        stack[++top] = value;
    }
    
    // 出栈
    public int pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("栈为空");
        }
        return stack[top--];
    }
    
    // 查看栈顶
    public int peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("栈为空");
        }
        return stack[top];
    }
    
    // 显示栈内容
    public void display() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈为空");
            return;
        }
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
        }
    }
}