[Java算法分析与设计]链式堆栈

本文介绍了栈的基本概念,通过Java实现了栈的数据结构,并探讨了栈在括号匹配和表达式计算等问题中的应用。

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首先定义Stack接口

package com.chen.arithmetic_test.stack_test;

/**
 * Created by ChenMP on 2017/7/4.
 */
public interface Stack {
    //入栈
    public void push(Object obj) throws Exception;
    //出栈
    public Object pop() throws Exception;
    //获得栈顶元素
    public Object getTop() throws Exception;
    //判断栈是否为空
    public boolean isEmpty();
}

定义Node元素类

package com.chen.arithmetic_test.stack_test;

/**
 * Created by ChenMP on 2017/7/4.
 */
public class Node {
    private Object nodeData; //该节点数据值
    private Node footNode;  //底部节点

    public Node(Object nodeData) {
        this.nodeData = nodeData;
    }

    public Object getNodeData() {
        return nodeData;
    }

    public void setNodeData(Object nodeData) {
        this.nodeData = nodeData;
    }

    public Node getFootNode() {
        return footNode;
    }

    public void setFootNode(Node footNode) {
        this.footNode = footNode;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "nodeData=" + nodeData +
                '}';
    }
}

编写LinkStack类

package com.chen.arithmetic_test.stack_test;

/**
 * Created by ChenMP on 2017/7/4.
 */
public class LinkStack implements Stack {
    private Node head; //栈顶元素
    private int size; //栈大小
    private int maxSize; //栈最大长度

    public LinkStack() {
        this.head = null;
        this.size = 0;
        this.maxSize = 10; //设置栈默认大小为10
    }

    public LinkStack(int maxSize) {
        this.head = null;
        this.size = 0;
        this.maxSize = maxSize;
    }

    @Override
    public void push(Object obj) throws Exception {
        if (size == maxSize)
            throw new Exception("堆栈已满!");

        Node currentNode = new Node(obj);
        currentNode.setFootNode(head);
        this.head = currentNode;
        size++;
    }

    @Override
    public Object pop() throws Exception {
        if (0 == size)
            throw new Exception("堆栈为空!");

        Node currentNode = this.head;
        head = currentNode.getFootNode();
        size--;
        return currentNode;
    }

    @Override
    public Object getTop() throws Exception {
        if (0 == size)
            throw new Exception("堆栈为空!");

        return head;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return size>0?false:true;
    }
}

编写测试类

package com.chen.arithmetic_test.stack_test;

import java.util.Scanner;

/**
 * Created by ChenMP on 2017/7/4.
 */
public class TestStack {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        LinkStack stack = new LinkStack(10);

        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int temp;
        for(int i=0;i<10;i++)
        {
            System.out.println("请输入第"+(i+1)+"个整数:");
            temp = in.nextInt();
            stack.push(temp);
        }

        while(!stack.isEmpty())
        {
            System.out.println(stack.pop());
        }
    }
}
除去我们所知的堆栈在程序之中的作用,其实在我们常用的编译软件也可以用其做到以下两点:
一、括号匹配的问题
二、表达式计算的问题
具体的实现不作演示,可以思考其原理。
利用Java编写的几种经典问题算法: 1.设a[0:n-1]是一个有n个元素的数组,k(0<=k<=n-1)是一个非负整数。 试设计一个算法将子数组a[0:k]a[k+1,n-1]换位。要求算法在最坏情况下耗时O(n),且只用到O(1)的辅助空间。 2.在一个圆形操场的四周摆放着n堆石子。现要将石子有次序地合并成一堆。规定每次只能选相邻的2堆石子合并成新的一堆,并将新的一堆石子数记为该次合并的得分。试设计一个算法,计算出将n堆石子合并成一堆的最小得分和最大得分,并分析算法的计算复杂性。 3.设磁盘上有n个文件f1,f2,…,fn,每个文件占用磁盘上的1个磁道。这n个文件的检索概率分别是p1,p2,…,pn,且 =1。磁头从当前磁道移到被检信息磁道所需的时间可用这2个磁道之间的径向距离来度量。如果文件fi存放在第i道上,1≦i≦n,则检索这n个文件的期望时间是对于所有的i<j,time+=pi*pj*d(i,j) 。其中d(i,j)是第i道第j道之间的径向距离|i-j|。磁盘文件的最优存储问题要求确定这n个文件在磁盘上的存储位置,使期望检索时间达到最小。试设计一个解决此问题的算法,并分析算法的正确性计算复杂度。 4.最小重量机器设计问题。设某一机器由n个部件组成,每一种部件可以从m个不同的供应商处购得。设wij是从供应商j处购得的部件i的重量,cij是相应的价格。试设计一个算法,给出总价格不超过c的最小重量机器设计
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