栈与队列详解-优快云博客

本文深入解析了栈和队列这两种基本数据结构的概念、特点及其实现方式，包括基于顺序表和链表的实现，同时对比了它们的操作差异，如入栈与入队列、出栈与出队列等。

栈(Stack)

1.1 概念

栈:一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。
压栈:栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。
出栈:栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶

1.2 实现

1.基于顺序表实现

class MyStack {

    public int[] arr = new int[100];
    //[0,size)
    public int size = 0;
    //头插
    public void push(int val) {
        arr[size] = val;
        size++;
    }
    //头删
    public Integer pop() {
        if(size <= 0) {
            return null;
        }
        int ret = arr[size-1];
        size--;
        return ret;
    }
    //
    public Integer peek() {
        if(size <= 0) {
            return null;
        }
        int ret = arr[size-1];
        return ret;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        MyStack myStack = new MyStack();
        myStack.push(1);
        myStack.push(2);
        myStack.push(3);
        myStack.push(4);
        while (true) {
            Integer cur = myStack.pop();
            if(cur == null) {
                break;
            }
            System.out.println(cur);
        }
    }
}

2.基于链表实现

public class MyStack {

    static class Node {
        public int val;
        public Node next;
        public Node(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
    Node head = new Node(-1);
    //头插
    public void push(int val) {
        Node newNode = new Node(val);
        newNode.next = head.next;
        head.next = newNode;
    }
    //头删
    public Integer pop() {
        Node toDel = head.next;
        if(toDel == null) {
            return null;
        }
        head.next = toDel.next;
        return toDel.val;
    }
    //取首元素
    public Integer peek() {
        if(head.next == null) {
            return null;
        }
        return head.val;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyStack myStack = new MyStack();
        myStack.push(5);
        myStack.push(6);
        myStack.push(7);
        myStack.push(8);
        while (true) {
            Integer cur = myStack.pop();
            if(cur == null) {
                break;
            }
            System.out.println(cur);
        }
    }
}

库中的栈的操作

方法	解释
E push(E item)	压栈
E pop()	出栈
E peek()	查看栈顶元素
boolean empty()	判断栈是否为空

队列(Queue)

2.1 概念

队列:只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表.
入队列:进行插入操作的一端称为队尾
出队列:进行删除操作的一端称为队头

2.2 实现

1.基于顺序表实现

public class MyQueue {
    private int[] arr = new int[100];
    private int head = 0;//头
    private int tail = 0;//尾
    private int size = 0;//元素个数
    //入队列
    public boolean offer(int val) {
        //返回boolean判断失败成功
        if(size == arr.length) {
            return false;
        }
        arr[tail] = val;
        tail++;
        if(tail >= arr.length) {
            tail = 0;
        }//tail %= arr.length;
        size++;
        return true;
    }
    //出队列
    public Integer poll() {
        if(size == 0) {
            return null;
        }
        int ret = arr[head];
        head++;
        if(head >= arr.length) {
            head = 0;
        }
        size--;
        return ret;
    }
    //取队首元素
    public Integer peek() {
        if(size == 0) {
            return null;
        }
        return arr[head];
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyQueue myQueue = new MyQueue();
        myQueue.offer(5);
        myQueue.offer(6);
        myQueue.offer(7);
        myQueue.offer(8);
        while (true) {
            Integer cur = myQueue.poll();
            if(cur == null) {
                break;
            }
            System.out.println(cur);
        }
    }
}

2.基于链表实现

public class MyQueue {
    static class Node {
        public int val;
        public Node next;
        public Node(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
    private Node head = new Node(-1);
    private Node tail = head;
    private int size;//元素个数
    //入队列
    public void offer(int val) {
        Node newNode = new Node(val);
        tail.next = newNode;
        tail=tail.next;
    }
    //出队列
    public Integer poll() {
        if(head.next == null) {
            return null;
        }
        Node toDel = head.next;
        head.next = toDel.next;
        if(head.next == null) {
            tail = head;
        }
        return toDel.val;
    }
    //取队首元素
    public Integer peek() {
        if(head.next == null) {
            return null;
        }
        return head.next.val;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyQueue myQueue = new MyQueue();
        myQueue.offer(1);
        myQueue.offer(2);
        myQueue.offer(3);
        myQueue.offer(4);

        while (true) {
            Integer cur = myQueue.poll();
            if(cur == null) {
                break;
            }
            System.out.println(cur);
        }
    }
}

注意

队列变种:
* 1.普通队列:先进先出
* 2.消息队列:按照"(业务)类型"获取元素
* 3.优先队列:按照优先级获取优先级最高的元素
* 4.阻塞队列:队列空–出队阻塞;队列满–入队阻塞
* 阻塞:代码执行到某个地方就不往下走了,一直等待
* 5.无锁队列:线程安全,比较高效(不是通过锁实现线程安全,通过CAS操作实现);
* 6.双端队列:允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，

     *   链表队列--插入元素无上限---效率低(操作引用)
     *   数组队列--插入元素有上限---效率高(操作值)

库中的队列的操作

1.普通队列

错误处理	抛出异常	返回特殊值
入队列	add(e)	offer(e)
出队列	remove()	poll()
队首元素	element()	peek()

2.双端队列
在这里插入图片描述

区别

栈	队列
入栈:元素从栈顶向下	入队列:元素从队尾插入
出栈:删除栈顶元素	出队列:删除队首元素
取栈顶元素:获取最上面元素	取队首元素:获取队首位置元素
后进先出	先进先出