深入理解Stack 栈
Java 集合深入理解（5）：Stack 栈
数据结构中的 栈
数据结构中，栈是一种线性数据结构，遵从 LIFO（后进先出）的操作顺序，所有操作都是在顶部进行
有点像羽毛球筒：
栈通常有三种操作：
- push 入栈
- pop 栈顶元素出栈，并返回
- peek 获取栈顶元素，并不删除
我们自定义一个 栈 时只要实现上述三个主要操作即可，本文中将使用 Java 中的 LinkedList 实现一个栈。
栈的使用场景：
栈最主要的意义就在于：入栈和出栈的对称性。
其他场景比如递归（斐波那契数列，汉诺塔）。
Java 集合框架中的栈 Stack
Java 集合框架中的 Stack 继承自 Vector：
- 由于 Vector 有 4 个构造函数，加上 Stack 本身的一种，也就是说有 5 中创建 Stack 的方法
- 跟 Vector 一样，它是 数组实现的栈。
Stack 的方法
Stack 中新建的方法比较少：
1.构造函数
//构建一个空栈
public Stack() {
}
2.入栈
//调用的 Vector.addElement()
public E push(E item) {
addElement(item);
return item;
}
Vector 的 addElement() 方法，就是在数组尾部添加元素：
public synchronized void addElement(E obj) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
3.获取顶端元素，但不删除
public synchronized E peek() {
//调用 Vector.size() 返回元素个数
int len = size();
if (len == 0)
throw new EmptyStackException();
//调用 Vector.elementAt 得到栈顶元素
return elementAt(len - 1);
}
Vector.elementAt(int):
public synchronized E elementAt(int index) {
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
}
return elementData(index);
}
Vector.elementData(int):
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
4.出栈
public synchronized E pop() {
E obj;
int len = size();
//调用 peek() 获取顶端元素，一会儿返回
obj = peek();
//调用 Vector.removeElementAt 删除顶端元素
removeElementAt(len - 1);
return obj;
}
Vector.removeElementAt(int):
public synchronized void removeElementAt(int index) {
modCount++;
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
else if (index < 0) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
}
int j = elementCount - index - 1;
if (j > 0) {
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);
}
elementCount--;
elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */
}
5.查找元素是否在栈中
public synchronized int search(Object o) {
int i = lastIndexOf(o);
//返回的是栈顶到该元素出现的位置的距离
if (i >= 0) {
return size() - i;
}
return -1;
}
6.是否为空
public boolean empty() {
return size() == 0;
}
Vector.size():
public synchronized int size() {
return elementCount;
}
总结
Java 集合框架中的 Stack 具有以下特点：
- 继承自 Vector
- 有 5 种创建 Stack 的方法
- 采用数组实现
- 除了 push()，剩下的方法都是同步的
用链表实现一个栈？
由于 Stack 是用数组实现的，我们用链表实现一下吧，这里就选择 LinkedList 来实现：
/**
* description:LinkedList 模拟 Stack
*
* author: shixinzhang
*
* data: 10/23/2016
*/
public class LinkedListStack extends LinkedList{
public LinkedListStack(){
super();
}
@Override
public void push(Object o) {
super.push(o);
}
@Override
public Object pop() {
return super.pop();
}
@Override
public Object peek() {
return super.peek();
}
@Override
public boolean isEmpty() {
return super.isEmpty();
}
public int search(Object o){
return indexOf(o);
}
}
调用：
@Test
public void testPush() throws Exception {
LinkedListStack stack = new LinkedListStack();
System.out.println("栈是否为空: " + stack.isEmpty());
stack.push("shixin");
stack.push("好帅");
stack.push("技巧一流");
stack.push("haha");
System.out.println("栈中元素: " + stack);
System.out.println("获取顶端元素 peek :" + stack.peek());
System.out.println("顶端元素出栈 pop :" + stack.pop());
System.out.println("出栈后栈内元素:" + stack);
System.out.println("search(好帅) 的位置:" + stack.search("好帅"));
}
}
结果：
可以看到，我其实都没做什么哈哈，都是 LinkedList 内部提供的方法，操作的都是在链表头部的元素，而不是尾部。
其实 LinkedList 这个栈的特性也是继承自 双端队列 Deque，官方也推荐在使用栈时优先使用 Deque，而不是 Stack,有兴趣的可以去了解下。