07 |「栈和队列」简析

前言

前言：研究一个数据结构的时候，首先讲的是增删改查。

一、简介

1. 结构

栈和队列都属于数据结构中的线性结构，有前驱和后继的概念。

2. 特点

栈是后进先出。

队列是先进先出。

3. 存储

任何数据结构都是用来存放数据的，不同的数据结构对数据的存取有着不同的要求。

只要涉及到存储数据，一般都是设计数据结构。

数据结构的设计，底层都是基于数组或链表。

二、栈

1. 类比举例

栈可以类比生活中的放/取盘子的过程。

放盘子的过程：先洗完的盘子放在最下面，然后其他的盘子依次往上放，最后洗完的那个盘子一定是放在最上面。

取盘子的过程：取的时候是从上往下依次拿取。

对于放盘子相当于存数据即入栈操作，取盘子相当于取数据即出栈操作。

2. 操作

栈只能在一端进行存数据，另一端是封闭的。

存数据的一端叫做栈顶，存放数据的过程叫做入栈，封闭的一端叫做栈底。

进行数据操作的时候，只有栈顶元素是对外可见的，其他元素对外是不可见的，故只能操作栈顶的数据。

3. 实现

所有的数据结构都可以通过组和链表来实现。
通过数组实现的栈叫顺序栈，链表实现的栈叫链式栈。

1）顺序栈（常用）

a. 核心

按照栈的要求，在数组中存取数据。

b. 要素

创建一个数组。

栈顶指针（top），实时指向栈顶元素。当 top=-1，表示空栈。

c. 入栈

元素 x 入栈，a[++ top] = x，如下图所示。

// 入栈代码
void push(int element){
   //首先需要判断栈是否已满
   if(top == size-1) {
       throw new StackOverflowError();
   }
   else {
       a[++top] = element;
   }
}

d. 出栈

元素 2 出栈，top --，如下图所示。

// 出栈代码
int pop(){
	//首先需要判断栈是否为空栈
	if(top == -1){
	    throw new EmptyStackException();
	}
	return a[top--];  // 返回要删除的元素
}

2）链式栈

三、队列

1. 类比举例

队列可以类比汽车依次过隧道的例子。先到的车辆先出隧道，后到的车辆后出隧道。

2. 操作

队列在一端存数据，另一端取数据。

存数据的一端叫做队尾，取数据的一端叫做队头。

存数据的操作叫做入队，取数据的操作叫做出队。