java数据结构基础:栈

目录

• 准备工作
• 编码环节
• push方法
• pop方法
• empty方法
• 全部代码
• 总结

准备工作

工具：idea+jdk8

技术要求：java基础语法

编码环节

首先，我们得先确定下来，用什么数据来模拟栈的操作。由于是一个一个的元素放入栈里面，我们可以考虑用数组来实现。

以上是Java官方文档中的栈定义，我们也只需要实现三个方法：判断是否为空、移除栈顶对象、添加元素到栈的尾部

所以我们事先得定义一个数组：

Objects[] arr;

数组定义好了之后呢，想想，我们怎么去获取到栈尾部或者栈首的元素呢？还记得数组的索引吗？可以用索引来假设为栈的指针。所以，我们还得定义好栈的元素个数和栈的默认长度以及默认的指针：

private int stackLength = 4; // 数组的默认长度
private int size; // 记住栈容器的元素个数
private int index = -1; // 操作数组下标位置的指针

为什么这儿指向的是-1呢？我们知道，数组的第一个元素是索引为0，那么-1的意思就是不指向任何元素。待会儿我们在用的时候再去指向他。

然后，我们还得定义出数组的初始化。以及初始化的长度。参考官方文档的写法，当栈的长度满了之后我们就对栈长度进行1.5倍的扩容。我们就单独提取出一个方法来放置；

/**
 * 数组初始化或者以1.5倍容量对数组扩容
 */
private void capacity() {
    // 数组初始化
    if (this.arr == null) {
        this.arr = new Object[this.stackLength];
    }
    // 以1.5倍对数组扩容
    if (this.size - (this.stackLength - 1) >= 0) { // 如果当前数组的元素个数大于了当前数组的最后一个索引值
        this.stackLength = this.stackLength + (this.stackLength >> 1); // 位运算，让长度变成原来的1/2
        this.arr = Arrays.copyOf(this.arr, this.stackLength); // 复制一个新的数组，用新开辟的长度
    }
}

push方法

如何给栈添加元素？我们要考虑的地方：指针向右移动一位，也就是说指针要+1。其次，添加完元素之后，栈元素的长度发生了变化，size+1 。

public E push(E item){
    // 先初始化数组
    this.capacity();
    // 添加元素
    this.arr[++index] = item;
    // 记录元素个数加一
    this.size++;
    return item;
}

pop方法

pop方法主要是用来移除栈顶的元素。

先分析一下思路：我们要用index去指向栈顶的元素，该怎么去指定？

删除之后，对应的size长度该怎么去改变？

我们知道，当元素添加了之后，index会跟着改变，那么就好比我们添加了三个元素，此时的index应该就是指向的2。那就好办了。

当移除的时候，我们只需要让index–来操作就能解决问题；看代码：

/**
 * 获取栈顶元素
 *
 * @return
 */
public E pop() {
    // 如果栈容器中没有元素则抛出异常
    if (this.index == -1) {
        throw new EmptyStackException();
    }
    // 记录元素个数
    this.size--;
    // 返回栈顶元素
    System.out.println("删除元素之前的当前下标："+index);
    return (E) this.arr[index--];
}

empty方法

判断栈是否为空，这很简单。直接判断当前的size是不是0就能解决：

public boolean empty(){
	return this.index==0?true:false;
}

全部代码

package com.zxy;
import java.util.Arrays;
import java.util.EmptyStackException;
/**
 * @Author Zxy
 * @Date 2021/2/2 20:24
 * @Version 1.0
 * 演示栈容器的使用
 */
public class MyStack {
    private Object[] arr; // 存放元素的物理结构
    private int stackLength = 4; // 数组的默认长度
    private int size; // 记住栈容器的元素个数
    private int index = -1; // 操作数组下标位置的指针
    /**
     * 判断栈容器是否为空
     */
    public boolean empty() {
        return this.size == 0 ? true : false;
    }
    /**
     * 获取栈顶元素
     *
     * @return
     */
    public E pop() {
        // 如果栈容器中没有元素则抛出异常
        if (this.index == -1) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        // 记录元素个数
        this.size--;
        // 返回栈顶元素
        System.out.println("删除元素之前的当前下标："+index);
        return (E) this.arr[index--];
    }

    /**
     * 向栈顶添加元素
     *
     * @param item
     * @return
     */
    public E push(E item) {
        // 初始化数组
        this.capacity();
        // 向数组中添加元素
        System.out.println("添加元素之前的下标："+index);
        this.arr[++index] = item;
        System.out.println("添加元素之后的下标："+index);
        // 记录元素个数
        this.size++;
        return item;
    }
    /**
     * 数组初始化或者以1.5倍容量对数组扩容
     */
    private void capacity() {
        // 数组初始化
        if (this.arr == null) {
            this.arr = new Object[this.stackLength];
        }
        // 以1.5倍对数组扩容
        if (this.size - (this.stackLength - 1) >= 0) { // 如果当前数组的元素个数大于了当前数组的最后一个索引值
            this.stackLength = this.stackLength + (this.stackLength >> 1); // 位运算，让长度变成原来的1/2
            this.arr = Arrays.copyOf(this.arr, this.stackLength); // 复制一个新的数组，用新开辟的长度
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyStack stack = new MyStack<>();
        stack.push("a");
        stack.push("b");
        stack.push("c");
        System.out.println(stack.size);
        System.out.println("当前栈顶元素："+stack.pop());
        /*System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.pop());*/
    }
}

总结

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