数据结构与算法-栈-优快云博客

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本文介绍了栈的基本概念，包括其工作原理（先进后出），演示了入栈和出栈操作，列举了栈在编程中的应用场景，如子程序调用、表达式转换和图的深度优先搜索。还提供了Java代码实现一个ArrayStack类以进行操作演示。

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1.简介

栈（stack）

栈是一个先进后出的有序列表

限制线性表中元素的插入和删除只能在线性表的同一端进行。允许插入和删除的一端即变化的一端称为栈顶top，另一端为固定的一端称为栈底bottom。

最先放进栈中的元素在栈底，最后放入的元素在栈顶。在删除元素时最先放进的元素最后删除，最后放入的元素最先删除。

可以想象，栈就一个对外的口子，最后放进去的东西在栈最上面，最好拿。最先放进去的东西在栈底，如果栈底的上面还有东西，要拿到栈底的东西就需要先把上面的东西拿开才能拿到栈底的东西，就挺麻烦的，所以最最后拿栈底的东西。所以，先进后出。

2.入栈和出栈演示：

入栈时栈底不动，栈顶上移

出栈时栈底不动，栈顶下移

3.栈的应用场景

子程序调用。跳往子程序前将下一个指令的地址存到堆栈中直到子程序执行完再将地址取出，从而回到原来的程序。像return。
递归调用。除了存储下一个指令的地址之外，也需要将参数、区域变量等数据存入栈中。
表达式的转换与求值。比如中缀表达式转后缀表达式。
二叉树遍历。
图的深度优先搜索（depth-first）

4.栈的思路

实验数组来模拟栈，定义top表示栈顶，初始化为-1。定义栈的大小为maxSize。

当有数据加入到栈时，如果栈满就不能成功进栈，栈不满的话就top++，并且stack[top]=data。

出栈时，如果栈空就不能出栈，栈不空的话就value=stack[top]，然后top--，然后返回value即出栈的数据。

栈满的情况是top==maxSize-1，栈空的情况是top==-1

遍历栈时从栈顶开始遍历。

5.代码

package com.xjj.stack;

import java.util.Scanner;

public class ArrayStackDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试栈
        ArrayStack arrayStack=new ArrayStack(4);
        String key="";
        boolean loop=true;//控制是否退出菜单
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        while(loop){
            System.out.println("s(show)：显示栈\te(exit)：退出程序\tu(push)：添加数据进栈\to(pop)：数据出栈");
            key=scanner.next();
            switch(key){
                case "s":
                    arrayStack.list();
                    break;
                case "u":
                    System.out.println("请输入一个整数");
                    int value= scanner.nextInt();
                    arrayStack.push(value);
                    break;
                case "o":
                    try{
                        int res=arrayStack.pop();
                        System.out.printf("出栈的数据为：%d\n",res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case "e":
                    scanner.close();
                    loop=false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}
class ArrayStack{
    private int maxSize;//栈的大小
    private int[] stack;//数组模拟栈
    private int top=-1;//栈顶初始化为-1
    public ArrayStack(int maxSize){
        this.maxSize=maxSize;
        stack=new int[this.maxSize];//初始化数组
    }
    //当栈顶为maxSize-1时栈就满了
    public boolean isFull(){
        return top==maxSize-1;
    }
    //当栈顶为-1时栈是空的
    public boolean isEmpty(){
        return top==-1;
    }
    //入栈
    public void push(int value){
        //先看栈是否满，满了就不能放数据
        if(isFull()){
            System.out.println("栈满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top]=value;
    }
    //出栈
    public int pop(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("栈空");
        }
        int value=stack[top];
        top--;
        return value;
    }
    //遍历栈，从栈顶往下遍历显示数据
    public void list(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈空");
            return;
        }
        for(int i=top;i>=0;i--){
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n",i,stack[i]);
        }
    }
}