栈（Stack）是一种后进先出（LIFO，Last In First Out）数据结构，意味着最后进栈的元素最先被弹出。栈是一种非常简单但功能强大的数据结构，广泛应用于程序的函数调用栈、表达式计算、深度优先搜索（DFS）等场景。
1. 栈的基本操作
1.1 栈有三个基本操作：
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压栈（Push）：将元素压入栈顶。
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弹栈（Pop）：从栈顶弹出元素。
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查看栈顶元素（Peek）：返回栈顶元素，但不移除它。
1.2 LIFO vs FIFO
为了理解栈的工作原理，我们首先回顾一下队列（Queue）的特点。队列遵循先进先出（FIFO，First In First Out）原则，即最先进入队列的元素最早出队列。而栈遵循后进先出（LIFO）原则，即最后进入栈的元素最早弹出。
以下是一个简化的视觉对比：
1.2.1 队列（FIFO）:
less入队列: A -> B -> C -> D出队列: A <- B <- C <- D
1.2.2 栈（LIFO）:
less入栈: A -> B -> C -> D出栈: D <- C <- B <- A
1.3 Java 中的栈实现
在 Java 中，可以使用 Deque 接口来模拟栈的功能。Deque（双端队列）是一个可以在两端进行操作的数据结构，我们可以利用它来实现栈的操作。虽然 Java 提供了一个遗留类 Stack 来表示栈，但不推荐使用它，因其过时且功能不如 Deque 灵活。
2. Deque 实现栈操作
Deque 接口提供了多种方法来进行栈的操作，我们可以利用以下方法来实现栈的功能：
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压栈：
addFirst(E e)或offerFirst(E e) -
弹栈：
removeFirst()或pollFirst() -
查看栈顶元素：
getFirst()或peekFirst()
示例代码：使用 Deque 实现栈
javaimport java.util.Deque;import java.util.LinkedList;public class StackDemo {public static void main(String[] args) {Deque<String> stack = new LinkedList<>();// 压栈stack.addFirst("A");stack.addFirst("B");stack.addFirst("C");// 查看栈顶元素System.out.println("栈顶元素: " + stack.peekFirst()); // 输出: C// 弹栈System.out.println("弹出栈顶元素: " + stack.removeFirst()); // 输出: CSystem.out.println("弹出栈顶元素: " + stack.removeFirst()); // 输出: B// 查看栈顶元素System.out.println("栈顶元素: " + stack.peekFirst()); // 输出: A}}
在这个例子中，使用 LinkedList 来实现 Deque 接口，并通过 addFirst() 方法压栈，removeFirst() 方法弹栈，peekFirst() 方法查看栈顶元素。
3. 为什么不推荐使用遗留类 Stack
尽管 Java 早期提供了 Stack 类，它继承自 Vector，并且具有 push(), pop(), 和 peek() 等方法，但 Stack 类并没有现代 Deque 接口的多功能性，且其性能和灵活性较差。因此，推荐使用 Deque 来实现栈的功能。
4. 栈的应用
栈在计算机科学中有广泛的应用。以下是一些常见的使用场景：
4.1 方法调用栈
当一个程序执行时，每当一个方法被调用时，JVM 会将该方法的执行状态压入栈中。当方法执行完毕后，它会从栈中弹出，返回调用者。栈的这种行为使得程序能够正确地进行方法的调用与返回。
例如，在执行以下递归函数时，JVM 会使用栈来维护每个递归调用的状态：
javapublic class Main {public static void main(String[] args) {increase(1);}static int increase(int x) {return increase(x) + 1; // 无限递归}}
如果递归调用太深，会导致栈溢出，抛出 StackOverflowError 错误。
4.2 十进制转十六进制
栈在进制转换中的应用也非常常见。举个例子，我们可以用栈来将一个整数转换为十六进制。以下是具体步骤：
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将数字除以 16，获取余数，并将余数压栈。
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重复上述操作，直到商为 0。
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从栈中弹出所有元素，形成最终的十六进制字符串。
javaimport java.util.*;public class StackHexConversion {public static void main(String[] args) {int number = 12500;String hex = toHex(number);System.out.println("十六进制表示: " + hex); // 输出: 30D4}static String toHex(int n) {if (n == 0) return "0";Deque<Character> stack = new LinkedList<>();String hexChars = "0123456789ABCDEF";while (n > 0) {stack.push(hexChars.charAt(n % 16));n /= 16;}StringBuilder result = new StringBuilder();while (!stack.isEmpty()) {result.append(stack.pop());}return result.toString();}}
4.3 计算后缀表达式
后缀表达式（逆波兰表示法）是计算表达式的一种方式，可以通过栈来计算。下面是计算后缀表达式 1 2 9 5 - * + 的示例：
javaimport java.util.*;public class SuffixExpressionCalculator {public static void main(String[] args) {String expression = "1 2 9 5 - * +";System.out.println("结果: " + calculateSuffixExpression(expression)); // 输出: 9}static int calculateSuffixExpression(String exp) {Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();String[] tokens = exp.split(" ");for (String token : tokens) {if (isOperator(token)) {int b = stack.pop();int a = stack.pop();int result = applyOperator(a, b, token);stack.push(result);} else {stack.push(Integer.parseInt(token));}}return stack.pop();}static boolean isOperator(String token) {return token.equals("+") || token.equals("-") || token.equals("*") || token.equals("/");}static int applyOperator(int a, int b, String operator) {switch (operator) {case "+": return a + b;case "-": return a - b;case "*": return a * b;case "/": return a / b;default: throw new IllegalArgumentException("Unknown operator " + operator);}}}
5. 小结
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栈（Stack）是一种后进先出（LIFO）的数据结构，主要操作有压栈（push）、弹栈（pop）和查看栈顶元素（peek）。
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在 Java 中，可以使用
Deque接口来实现栈，Deque提供了与栈操作相对应的方法：addFirst()（压栈）、removeFirst()（弹栈）、peekFirst()（查看栈顶元素）。 -
不建议使用过时的
Stack类，推荐使用Deque实现栈功能。 -
栈在方法调用管理、进制转换、后缀表达式计算等多种场景中都有广泛应用。
通过这些例子，你可以更好地理解栈的实现和应用，并在实际开发中灵活使用它。
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