大话数据结构（五）——栈的两种java实现方式
在我们生活当中经常会看到这样一种操作，比如我们往一个空羽毛球盒子里面放羽毛球（个人比较喜欢羽毛球，嘿嘿），放完后再将羽毛球一个一个取出的时候会发现，最先放进去的羽毛球往往最后才取出来，相反，最后放入的羽毛球往往最先取出。这个例子形象的说明了栈的操作方式，下面我们来看看什么是栈，以及栈的一些操作。
那么什么是栈呢？栈就是限定在表尾进行插入和删除操作的线性表。我们将允许插入和删除的一端称为栈顶（top），而另一端就称之为栈底（bottom），当栈中无任何数据元素时称作空栈。由上面的例子可以知道羽毛球的放入和取出为后进先出的，那么栈与之相同，也是后进先出的（LIFO）结构。
栈是一个线性表，它具有线性关系，即前驱后继的关系。由于栈限定了线性表插入和删除的位置，所以栈底也是固定的。在线性表中表头是栈底，表我是栈顶。最先入栈的只能在栈底。下面我们来看看栈的两种操作——进栈和出栈：
进栈（push）：栈的插入操作，也可称为压栈或者入栈，操作过程就类似上述的放羽毛球的过程。
出栈（pop）：栈的删除操作，也可称为弹栈，操作过程就类似上述的取羽毛球的过程。
我们可以看看图片理解理解：
上面也说到了栈是一种线性表，而线性表有顺序存储结构和链式存储结构，所以栈的实现方式也有两种，即顺序栈和链式栈。
首先我们来看看顺序栈
顺序栈ArrayStack
其中栈顶为数组尾，类中包含入栈，出栈，清空等操作
package ArrayStack;
import java.util.Arrays;
/**
* Created by jiangxs on 17-5-24.
*/
public class ArrayStack {
private final int DEFAULT_SIZE = 10;//设置默认尺寸
private int capacity;//保存当前数组长度
private int addCapacity;//设置当超出原数组长度时增加的长度
private Object[] elements;//初始化顺序栈数组
private int size;//保存顺序栈中元素的个数
//创建默认长度的空顺序栈
public ArrayStack(){
capacity = DEFAULT_SIZE;
elements = new Object[capacity];
}
//创建指定长度的空顺序栈
public ArrayStack(int capacity){
this.capacity = capacity;
elements = new Object[capacity];
}
/**
* 创建指定长度的空顺序栈，并指定超出数组范围后的增量
* @param capacity 设置指定长度
* @param addCapacity 设置增量
*/
public ArrayStack(int capacity,int addCapacity){
this.capacity = capacity;
this.addCapacity = addCapacity;
elements = new Object[capacity];
}
//获取顺序栈的长度
public int getSize(){
return size;
}
//判断顺序栈是否为空栈
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
//确保数组长度，如果超出就进行拓展
private void ensureCapacity(int inputCapacity){
//如果输入的数组长度大于原有数组的长度
if (inputCapacity > capacity) {
//若果有设定数组增量
if (addCapacity > 0)
while (inputCapacity > capacity)
//按照增量扩容，直到大于所需的数组容量
capacity += inputCapacity;
//如果未设定数组增量
else
while (inputCapacity > capacity)
//将capacity左移,使其为大于所需容量
capacity <<= 1;
//扩容后，将原数组复制到新数组中
elements = Arrays.copyOf(elements, capacity);
}
}
//进栈
public void push(T element){
//确保数组长度
ensureCapacity(size+1);
//元素进栈
elements[size++] = element;
}
//出栈
//同时返回弹出的元素
public T pop(){
//如果是空栈
if (isEmpty())
return null;
T element = (T) elements[size-1];
//释放栈顶元素并将长度减一
elements[--size] = null;
return element;
}
//获取栈顶元素
public T getTop(){
return (T)elements[size-1];
}
//清空顺序栈
public void clear(){
for (int i = 0;i= 0;i--)
sb.append(elements[i].toString()+" ");
sb.append("]");
int len = sb.length();
return sb.delete(len-2,len-1).toString();
}
}
} 测试代码：
package ArrayStack;
/**
* Created by jiangxs on 17-5-24.
*/
public class ArrayStackTest {
public static void main(String[] args) {
ArrayStack ll = new ArrayStack();
System.out.println("原栈中的元素： "+ll);
System.out.println("----------进栈啦----------");
//压栈
ll.push("haha");
ll.push("hehe");
ll.push("xixi");
ll.push("hiahia");
ll.push("heihei");
System.out.println("压栈后栈中所含元素： "+ll);
//获取栈顶元素
System.out.println("栈顶元素为： "+ll.getTop());
//获取栈中元素个数
System.out.println("当前栈中元素个数为： "+ll.getSize());
//出栈
System.out.println("----------出栈啦----------");
ll.pop();
System.out.println("出栈后栈中所含元素： "+ll);
//获取栈顶元素
System.out.println("栈顶元素为： "+ll.getTop());
//获取栈中元素个数
System.out.println("当前栈中元素个数为： "+ll.getSize());
}
} 测试结果：
原栈中的元素： []
----------进栈啦----------
压栈后栈中所含元素： [heihei hiahia xixi hehe haha]
栈顶元素为： heihei
当前栈中元素个数为： 5
----------出栈啦----------
出栈后栈中所含元素： [hiahia xixi hehe haha]
栈顶元素为： hiahia
当前栈中元素个数为： 4
Process finished with exit code 0下面我们再来看看链栈：
链栈的入栈操作如下图：
链栈的出栈如下图：
下面我们来看看链栈的代码实现
链栈LinkStack
其中栈顶为结点top，类中包含入栈，出栈，清空等操作
package LinkListStack;
/**
* Created by jiangxs on 17-5-24.
*/
public class LinkListStack {
//定义一个内部类Node代表单链表的结点
private class Node{
private T element;
private Node next;
//初始化空构造器
public Node(){}
//初始化含参数构造器
public Node(T element,Node next){
this.element = element;
this.next = next;
}
}
private Node top;//存放栈顶结点
private int size;//存放栈中结点数
//初始化空栈
public LinkListStack(){}
//获取栈长度
public int getSize(){
return size;
}
//判断栈是否为空栈
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
//进栈
public void push(T element){
//进栈时,新结点的后驱指针next指向旧top
Node newNode = new Node(element,top);
//进来的新结点更新为top
top = newNode;
size++;
}
//出栈
//返回弹出的元素
public T pop(){
//如果弹出时栈为空则返回空
if (isEmpty())
return null;
//用一个结点保存原头结点
Node p = top;
//将现在的头结点更新为原结点的下一个结点
top = top.next;
//将原头结点释放
p.next = null;
size--;
return p.element;
}
//获取栈顶元素
public T getTop(){
//如果为空栈则返回空
if (isEmpty())
return null;
return top.element;
}
//清空栈
public void clear(){
top = null;
size = 0;
}
public String toString(){
if (isEmpty())
return "[]";
else {
StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
for (Node current = top;current != null;current = current.next)
sb.append(current.element.toString()+"->");
sb.append("]");
int len = sb.length();
return sb.delete(len-3,len-1).toString();
}
}
} 测试代码：
package LinkListStack;
/**
* Created by jiangxs on 17-5-24.
*/
public class LinkListStackTest {
public static void main(String[] args) {
LinkListStack ll = new LinkListStack();
System.out.println("原栈中的元素： "+ll);
System.out.println("----------进栈啦----------");
//压栈
ll.push("haha");
ll.push("hehe");
ll.push("xixi");
ll.push("hiahia");
ll.push("heihei");
System.out.println("压栈后栈中所含元素： "+ll);
//获取栈顶元素
System.out.println("栈顶元素为： "+ll.getTop());
//获取栈中元素个数
System.out.println("当前栈中元素个数为： "+ll.getSize());
//出栈
System.out.println("----------出栈啦----------");
ll.pop();
System.out.println("出栈后栈中所含元素： "+ll);
//获取栈顶元素
System.out.println("栈顶元素为： "+ll.getTop());
//获取栈中元素个数
System.out.println("当前栈中元素个数为： "+ll.getSize());
}
} 测试结果：
原栈中的元素： []
----------进栈啦----------
压栈后栈中所含元素： [heihei->hiahia->xixi->hehe->haha]
栈顶元素为： heihei
当前栈中元素个数为： 5
----------出栈啦----------
出栈后栈中所含元素： [hiahia->xixi->hehe->haha]
栈顶元素为： hiahia
当前栈中元素个数为： 4
Process finished with exit code 0参考：《大话数据结构》