Java版-數據結構-棧

時間 2019-11-06

標籤 java 數據結構欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

介紹

棧是一種後進先出的線性表數據結構，分爲棧頂和棧底兩端，僅容許在表的一端插入元素，這一端被稱爲棧頂，另一端稱之爲棧底。棧，只有兩種操做，分爲入棧（壓棧）和出棧（退棧）；向棧中添加元素的操做叫作入棧，相反從棧中刪除元素叫作出棧。java

特色

只能從棧頂添加元素或者刪除元素
後進先出的數據結構，Last In First Out（LIFO）

爲了你們更好的形象瞭解咱們經過示意圖來看一下棧的入棧和出棧操做git

入棧操做示意圖

出棧操做示意圖（後進的元素先出）

棧的基本操做

向棧中添加一個元素（入棧）

void push(E e) 複製代碼

從棧中刪除一個元素（出棧）

E pop() 複製代碼

查看棧頂元素

E peek() 複製代碼

查看棧中元素個數

int getSize() 複製代碼

判斷棧是否爲空

boolean isEmpty() 複製代碼

實現棧的方式，實際上底層有多種實現方式，好比：動態數組等，這裏咱們使用Java語言自己爲咱們提供的集合LinkedListgithub

接口定義：Stack

public interface Stack<E> {

    /** * 向棧中添加元素 * * @param e */
    void push(E e);

    /** * 從棧中刪除元素 */
    void pop();

    /** * 獲取棧頂元素 * * @return */
    E peek();

    /** * 獲取棧中元素個數 * * @return */
    int getSize();

    /** * 判斷棧中是否爲空 * * @return */
    boolean isEmpty();

}
複製代碼

LinkedListStack 類實現接口Stack

public class LinkedListStack<E> implements Stack<E> {
    /** * 存放棧元素 */
    LinkedList<E> list;

    /** * 構造棧結構 */
    public LinkedListStack() {
        list = new LinkedList<>();
    }

    @Override
    public void push(E e) {
        list.addLast(e);
    }

    @Override
    public void pop() {
        list.removeLast();
    }

    @Override
    public E peek() {
        return list.getLast();
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return list.size();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return list.isEmpty();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "LinkedListStack{" +
                "list=" + list +
                '}';
    }
}
複製代碼

測試類：LinkedListStackTest

@Test
public void testLinkedListStack() {
    // 棧
    Stack<String> stack = new LinkedListStack<>();
    // 準備入棧元素
    List<String> prepareElements = Arrays.asList("A", "B", "C", "D", "E");
    // 入棧
    prepareElements.forEach(x -> {
        stack.push(x);
        System.out.println("入棧操做：" + stack);
    });
    // 出棧
    stack.pop();
    System.out.println("出棧操做：" + stack);
    // 獲取棧頂元素
    String peekElement = stack.peek();
    System.out.println("棧頂元素：" + peekElement);
    // 獲取棧中元素的個數
    int stackSize = stack.getSize();
    System.out.println("棧中元素個數：" + stackSize);
}
複製代碼

運行結果

入棧操做：LinkedListStack{list=[A]}
入棧操做：LinkedListStack{list=[A, B]}
入棧操做：LinkedListStack{list=[A, B, C]}
入棧操做：LinkedListStack{list=[A, B, C, D]}
入棧操做：LinkedListStack{list=[A, B, C, D, E]}
出棧操做：LinkedListStack{list=[A, B, C, D]}
棧頂元素：D
棧中元素個數：4
複製代碼

棧的應用

虛擬機棧的入棧和出棧操做

在Java虛擬機運行時數據區有一塊被稱之爲：虛擬機棧，它是線程私有的，聲明週期與線程相同。數組

咱們編寫的每一個Java方法，每一個方法都會在執行的時候同時都會建立一個棧幀（Stack Frame）用於存儲局部變量表、操做數棧、動態連接、方法出口等信息。每個方法從調用直至執行完成的過程，就對應這一個棧幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程。數據結構

如今咱們假設有A、B、C三個方法，在A方法中調用B方法（A->B），在B方法中調用C方法（B->C），C方法執行本方法業務邏輯。ide

當程序執行到A()方法的中的第二行時，此時程序會中斷A()方法並開始調用B()方法，而後會在虛擬機棧中記錄調用B()方法的棧幀，我這裏暫且稱之爲A2（實際存儲的並非O(∩_∩)O哈！）示意圖以下：測試

同理，當程序執行到B()方法中第二行時，此時程序也會中斷B()方法開始調用C()方法，而後一樣地會在虛擬機棧中生成調用C()方法的棧幀並記錄，我這裏暫且稱之爲B2，示意圖以下：spa

當程序開始執行到C()方法時，直到執行完C()方法時，這時候，程序該如何執行呢？線程

此時就要查看一下虛擬機棧了，發現虛擬機棧，棧中棧頂的元素是B2，咱們的程序就知道了，它是執行到B()方法的B2位置就中斷了，去執行C()方法了；如今C()方法執行完成以後，它就能夠跳回到B2的位置繼續執行了，當B()方法執行完以後，虛擬機棧中的B2棧幀也就能夠出棧了，依次類推....code