[Java]栈的详解及基础操作

本文介绍了栈这种数据结构的基本概念和特性,包括后进先出(LIFO)原则。详细阐述了如何创建栈、判断栈的空满、获取栈的长度、压入和弹出元素等操作,并提供了Java代码示例。此外,还提及了栈与虚拟栈、栈帧的区别,虚拟栈是内存分配时的抽象概念,而栈帧是内存分配后的实际存储单元。

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目录

一、了解栈

二、栈的操作

1. 创建一个栈

2. 判断栈空间是否为空

3. 判断栈空间是否为满

4. 获取栈的长度

5. 压入一个元素至栈中

6. 获取栈顶元素

7. 弹出一个栈顶元素

 三、栈、虚拟栈、栈帧的区别


一、了解栈

        栈作为一种线性的数据结构同时拥有链表的许多特征,由于栈的底部逻辑是线性表,所以我们可以将其看做一个只有一边能进一边能出的数组。

        栈的特性为固定一端进行入栈操作和出栈操作,在可以入栈和出栈的一端,我们称之为栈顶,另一端不能进不能出的我们称之为栈底。

从图中我们可以清楚的看到栈的出入规律,最先进去的元素却后出栈,我们可以称之为后进先出。

二、栈的操作

栈的操作包括创建,入栈出栈,获取栈顶元素等,接下来我会用代码来挨个演示。

1. 创建一个栈

public class MyStack {
    int array[];
    int size;
    public MyStack(){
        array = new int[5];
    }
}

栈中的必要元素是一个数组以及数组长度

2. 判断栈空间是否为空

//判断栈空间是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

3. 判断栈空间是否为满

//判断栈空间是否为满
    public void isFull(){
        if(size == array.length){
            array = Arrays.copyOf(this.array,2*array.length);
        }
    }

4. 获取栈的长度

//获取栈的长度
    public int getSize(){
        return this.size;
    }

5. 压入一个元素至栈中

//压入一个元素
    public int push(int data){
        isFull();
        array[size++] = data;
        return data;
    }

6. 获取栈顶元素

//获取栈顶元素
    public int peek(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈为空");
        }
        return array[size-1];
    }

7. 弹出一个栈顶元素

//弹出一个栈顶元素
    public int pop(){
        isEmpty();
        int data = peek();
        size--;
        return data;
    }

实现了一些基本操作后我们来使用代码验证一下

public static void main(String[] args) {
        MyStack stack = new MyStack();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        stack.push(4);
        System.out.println(stack.getSize());
        System.out.println("===========");
        System.out.println(stack.peek());
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.peek());
    }

 三、栈、虚拟栈、栈帧的区别

栈是一种线性数据结构,虚拟栈是内存分配时需要在内存开辟的空间,栈帧则是内存空间开辟后的单块小内存空间。

关于的使用,内有关于使用的示例 的应用举例 1. 将10进制正整数num转换为n进制 private String conversion(int num, int n) { MyStack myStack = new MyArrayStack(); Integer result = num; while (true) { // 将余数入 myStack.push(result % n); result = result / n; if (result == 0) { break; } } StringBuilder sb = new StringBuilder(); // 按出的顺序倒序排列即可 while ((result = myStack.pop()) != null) { sb.append(result); } return sb.toString(); } 2. 检验符号是否匹配. '['和']', '('和')'成对出现时字符串合法. 例如"[][]()", "[[([]([])()[])]]"是合法的; "([(])", "[())"是不合法的. 遍历字符串的每一个char, 将char与顶元素比较. 如果char和顶元素配对, 则char不入, 否则将char入. 当遍历完成时为空说明字符串是合法的. public boolean isMatch(String str) { MyStack myStack = new MyArrayStack(); char[] arr = str.toCharArray(); for (char c : arr) { Character temp = myStack.pop(); // 为空时只将c入 if (temp == null) { myStack.push(c); } // 配对时c不入 else if (temp == '[' && c == ']') { } // 配对时c不入 else if (temp == '(' && c == ')') { } // 不配对时c入 else { myStack.push(temp); myStack.push(c); } } return myStack.isEmpty(); } 3. 行编辑: 输入行中字符'#'表示退格, '@'表示之前的输入全都无效. 使用保存输入的字符, 如果遇到'#'就将顶出, 如果遇到@就清空. 输入完成时将中所有字符出后反转就是输入的结果: private String lineEdit(String input) { MyStack myStack = new MyArrayStack(); char[] arr = input.toCharArray(); for (char c : arr) { if (c == '#') { myStack.pop(); } else if (c == '@') { myStack.clear(); } else { myStack.push(c); } } StringBuilder sb = new StringBuilder(); Character temp = null; while ((temp = myStack.pop()) != null) { sb.append(temp); } // 反转字符串 sb.reverse(); return sb.toString(); }
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