JavaSE---栈和队列
1、栈(Stack)
1.1 概念
栈：一种特殊的线性表，其 只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作 。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO （ Last In First Out ）的原则。
压栈：栈的插入操作叫做进栈/ 压栈 / 入栈， 入数据在栈顶 。
出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶 。
1.2 栈的使用
public static void main(String[] args)
{
Stack s = new Stack();
s.push(1);
s.push(2);
s.push(3);
s.push(4);
System.out.println(s.size()); // 获取栈中有效元素个数---> 4
System.out.println(s.peek()); // 获取栈顶元素---> 4
s.pop(); // 4出栈，栈中剩余1 2 3，栈顶元素为3
System.out.println(s.pop()); // 3出栈，栈中剩余1 2 栈顶元素为3
if(s.empty())
{
System.out.println("栈空");
}
else
{
System.out.println(s.size());
}
} 1.3 栈的模拟实现
从上图中可以看到，Stack 继承了 Vector ， Vector 和 ArrayList 类似，都是动态的顺序表，不同的是 Vector 是线程安全的。
public class MyStack
{
int[] array;
int size;
public MyStack()
{
array = new int[3];
}
public int push(int e)
{
ensureCapacity();
array[size++] = e;
return e;
}
public int pop()
{
int e = peek();
size--;
return e;
}
public int peek()
{
if(empty())
{
throw new RuntimeException("栈为空，无法获取栈顶元素");
}
return array[size-1];
}
public int size()
{
return size;
}
public boolean empty()
{
return 0 == size;
}
private void ensureCapacity()
{
if(size == array.length)
{
array = Arrays.copyOf(array, size*2);
}
}
}1.4 栈的应用场景
1. 改变元素的序列
1. 若进栈序列为 1,2,3,4 ，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（）A: 1,4,3,2 B: 2,3,4,1 C: 3,1,4,2 D: 3,4,2,12.一个栈的初始状态为空。现将元素 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 A 、 B 、 C 、 D 、 E依次入栈，然后再依次出栈，则元素出栈的顺序是（ ）。A: 12345ABCDE B: EDCBA54321 C: ABCDE12345 D: 54321EDCBA
2. 将递归转化为循环
比如：逆序打印链表
// 递归方式
void printList(Node head)
{
if(null != head)
{
printList(head.next);
System.out.print(head.val + " ");
}
}
// 循环方式
void printList(Node head)
{
if(null == head)
{
return;
}
Stack s = new Stack<>();
// 将链表中的结点保存在栈中
Node cur = head;
while(null != cur)
{
s.push(cur);
cur = cur.next;
}
// 将栈中的元素出栈
while(!s.empty())
{
System.out.print(s.pop().val + " ");
}
} 3. 括号匹配
20. 有效的括号 - 力扣（LeetCode）
4. 逆波兰表达式求值
150. 逆波兰表达式求值 - 力扣（LeetCode）
5. 出栈入栈次序匹配
栈的压入、弹出序列_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)
1.5 概念区分
栈、虚拟机栈、栈帧有什么区别呢？
2、队列(Queue)
2.1 概念
队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出 FIFO(First In First Out) 入队列：进行插入操作的一端称为 队尾（ Tail/Rear ） 出队列：进行删除操作的一端称为 队头 （ Head/Front ）
2.2 队列的使用
在Java 中， Queue 是个接口，底层是通过链表实现 的。
注意：Queue是个接口，在实例化时必须实例化LinkedList的对象，因为LinkedList实现了Queue接口。
public static void main(String[] args)
{
Queue q = new LinkedList<>();
q.offer(1);
q.offer(2);
q.offer(3);
q.offer(4);
q.offer(5); // 从队尾入队列
System.out.println(q.size());
System.out.println(q.peek()); // 获取队头元素
q.poll();
System.out.println(q.poll()); // 从队头出队列，并将删除的元素返回
if(q.isEmpty())
{
System.out.println("队列空");
}
else
{
System.out.println(q.size());
}
} 2.3 队列模拟实现
队列中既然可以存储元素，那底层肯定要有能够保存元素的空间，通过前面线性表的学习了解到常见的空间类型有两种：顺序结构 和 链式结构。同学们思考下： 队列的实现使用顺序结构还是链式结构好？
2.4 循环队列
实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列通常使用数组实现。
数组下标循环的小技巧
1. 下标最后再往后 (offffset 小于 array.length): index = (index + offffset) % array.length
2. 下标最前再往前(offffset 小于 array.length): index = (index + array.length - offffset) % array.length
如何区分空与满
1. 通过添加 size 属性记录
2. 保留一个位置
3. 使用标记
622. 设计循环队列 - 力扣（LeetCode）
https://leetcode.cn/problems/design-circular-queue/
3、双端队列 (Deque)
双端队列（deque ）是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列， deque 是 “double ended queue” 的简称。那就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队
Deque是一个接口，使用时必须创建LinkedList的对象。
4、面试题
1. 用队列实现栈。
225. 用队列实现栈 - 力扣（LeetCode）
2. 用栈实现队列。
232. 用栈实现队列 - 力扣（LeetCode）
3. 实现一个最小栈。
155. 最小栈 - 力扣（LeetCode）