数据结构——栈和队列

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前言

线性结构是最简单、最常用的数据结构之一。线性结构的特点是：在数据元素的有限集中，除第一个元素无直接前驱，最后一个元素无直接后续外，每个元素有且仅有一个直接前驱和一个直接后继元素。

从逻辑结构上来说，栈和队列是线性结构，但是与线性表不同的是它们所支持的基本操作是受到限制的。

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栈和队列

栈又称堆栈，其限制是仅允许在表的一端（栈顶）进行插入和删除操作，不允许在其他位置进行插入、删除等操作，所以后进栈的元素必定先出栈（后进先出）。

栈的基本操作：

• getSize()：返回堆栈的大小，即数据元素的个数
• isEmpty()：判断堆栈是否为空
• push(e)：元素入栈
• pop()：栈顶元素出栈，并返回
• peek()：获取栈顶元素，但不出栈

队列，其限制是仅允许在表的一端（队尾rear）进行插入，而在表的另一端（队首front）删除，所以先进队的必然先离队（先进先出）。新元素入队后成为队尾元素，从队列中删除元素后，其后续元素成为新的队首元素。

队列的基本操作：

• getSize()：返回队列的大小，即数据元素的个数
• isEmpty()：判断队列是否为空
• enqueue(e)：元素入队
• dequeue()：栈顶元素出队，并返回
• peek()：获取队首元素，但不出队列

堆栈的应用

进制转换

public void baseConversion(int num,int target) {
		Stack<Integer> s = new Stack<Integer>();
		while(num>0) {
			s.push(num%target);
			num = num/target;
		}
		while(!s.isEmpty()) System.out.println(s.pop());
	}

括号匹配检测

假设表达式中包括三种符号：圆括号、方括号和花括号，并且它们可以任意相互嵌套，例如{{}}、[{()}]等为正确格式，而{[()])或({])为不正确的格式。

public static boolean bracketMatch(String str) {
		Stack<Character> st = new Stack<Character>();
		for(int i=0;i<str.length();i++) {
			char c= str.charAt(i);
			//如果是左括号，则直接入栈，等待相匹配的同类右括号。
			switch(c)
			{
			case '{':
			case '[':
			case '(': st.push(c);break;
			//如果是右括号，而堆栈为空，说明没有括号匹配，属于非法情况；
			case '}':
				if(!st.isEmpty() && st.pop().charValue()=='{')
					break;
				else return false;
			case ')':
				if(!st.isEmpty() && st.pop().charValue()=='(')
					break;
				else return false;
			case ']':
				if(!st.isEmpty() && st.pop().charValue()=='[')
					break;
				else return false;
			}
			
		}
		//一直到字符读完，而堆栈不为空，则说明左括号没有得到匹配，属于非法情况
		if(st.isEmpty()) return true;
		else return false;
	}

参考

数据结构与算法（JAVA语言版）——周鹏
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