数据结构与算法(四)——双端栈的顺序存储结构

本文介绍了双端栈的概念,它允许在线性表的两端进行入栈和出栈操作,解决了顺序栈中数组空间固定可能导致的空间浪费问题。通过使用同一个数组的两端作为两个栈的底部,可以在一个栈满时利用另一个栈的剩余空间。关键思路是栈1和栈2从数组两端向中间靠拢,当栈顶指针相遇时栈满。文章还提到了双端栈的Java实现。

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双端栈的定义:

是指将一个线性表的俩段当坐栈底分别进行入栈和出栈操作。

栈的顺序存储是很方便的,因为它只准栈顶进出元素,所以不存在线性表插入和删除时需要移动元素的问题。不过它有一一个很大的缺陷,就是必须事先确定数组存储空间大小,万一不够用了,就需要编程手段来扩展数组的容量,非常麻烦。对于一个栈,我们也只能尽量考虑周全,设计出合适大小的数组来处理,但对于两个相同类型的栈,我们却可以做到最大限度地利用其事先开辟的存储空间来进行操作。如果我们有两个相同类型的栈,我们为它们各自开辟了数组空间,极有可能是第一个栈已经满了,再进栈就溢出了,而另一个栈还有很多存储空间空闲。这又何必呢?我们完全可以用一一个数组来存储两个栈,下面我说一下我们的做法,如下图, 数组有两个端点,两个栈有两个栈底,让一个栈的栈底为数组的始端,即下标为0处,另一个栈为栈的末端,即下标为数组长度n-1处。这样,两个栈如果增加元素,就是两端点向中间延伸。
关键思路是:他们是从数组的俩端开始向中间靠拢,top1和top2是栈1和栈2的栈顶指针。如果他们俩不会相遇,那么这俩个栈就可以一直使用。进来元素以后,可以左边进一个,然后右边进一个,一直这样进栈。
左边的栈,也就是栈1,当栈1为空时,top1=-1.当top2=n时,即栈2为空。
如果栈2是空栈,栈1的top1=n-1时,栈1满了。反之,当栈1是空栈,栈2的top2=0时,栈2满。
不过上面的是极端情况,大多数还是当俩个栈见面是,栈满,即俩指针之间相差1时,top1 + 1==top2时为栈满。

双端栈的顺序存储结构ArrayStackEnd的定义:

下面看一下代码:

package DS01.动态数组;

import java.util.Iterator;

/*
* 双端栈
* */
public class ArrayStackDoubleEnd<E> implements Stack<E>{
   
    private static final int DEFAULT_SIZE=10;
    private E[] data;//创建一个数组
    private int leftTop;//定义栈1的指针,左栈顶
    private int rightTop;//定义栈2的指针,右栈顶

    public ArrayStackDoubleEnd(){
   //默认无参构造函数
        this(DEFAULT_SIZE);//使用this类内调用,调用一个参的构造函数
    }
    //创建一个指定的双端栈,传入一个参数
    public ArrayStackDoubleEnd(int capacity){
   
        data=(E[])(new Object[capacity]);//更新data。强转
        leftTop=-1;//默认左栈顶
        rightTop=data.length;//默认右栈顶
    }
    //获取左栈中有效元素个数
    public int getLeftSize(){
   
        return leftTop+1;
    }
    //获取右栈中有效元素个数
    public int getRightSize(){
   
        return data.length-rightTop;
    }
    //获取栈中所有元素的个数
    @Override
    public int getSize() {
   
        return getLeftSize()+getRightSize();
    }

    //判断左栈是否为空
    public boolean isLeftEmpty(){
   
        return leftTop==
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