每天一道算法题——栈基础

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系列专栏:【数据结构和算法】

✈️本篇内容: 栈✈️

本篇收录完整代码地址：数据结构和算法-Java实现

1 栈的定义

栈（Stack）又名堆栈，它是一种基于先进后出（FILO-First In Last Out）且运算受限的线性表。说人话就是，栈是一种特殊的链表或者数组，就像咱们叠碗一样，放的时候是一个一个往下放，拿的时候是从上往下一个个拿，也就是说我们仅仅只能操作表尾的数据。如图所示：

2 栈的特点

栈的特点就是先进后出。谈到线性结构，我们第一时间应该就会想到数组和链表，栈根据底层的实现不同，也分为基于数组的栈和基于链表的栈，下文将会介绍数组栈。

3 数组栈

基于数组的栈——以数组为底层数据结构时，通常以数组头为栈底，数组头到数组尾为栈顶。

3.1 数据结构逻辑图

3.2 定义栈属性值

3.2.1 逻辑梳理

1. 底层结构为数组，所以我们需要定义一个数组来存储数据。
2. 往数组里面放数据，我们需要一个大小的属性。

3.2.2 代码实现

public class ArrayStack01 {

   /**
    * 数据
    */
   private int[] data;
   /**
    * 大小 初始的元素个数为0
    */
   private int n = 0;
}

3.2 定义判空方法

3.2.1 逻辑梳理

大小为0，则表示栈为空

3.2.2 代码实现

/**
 * 是空
 *
 * @return boolean
 */
public boolean isEmpty() {
   return n == 0;
}

3.3 定义入栈方法

3.3.1 逻辑梳理

1. 直接往数组里面添加数据
2. 栈的大小增加1

3.3.2 代码实现

/**
 * 入栈
 *
 * @param item 项
 * @return {@link ArrayStack01}
 */
public ArrayStack01 push(int item) {
   data[n++] = item;
   return this;
}

3.4 定义出栈方法

3.4.1 逻辑梳理

1. 数据大小减少1
2. 栈顶数据置为0

3.4.2 代码实现

/**
 * 出栈
 *
 * @return int
 */
public void pop() {
   if(isEmpty()){
      return;
   }
   // 数据大小减少1
   --n;
   // 将栈顶置为0
   data[n] = 0;
}

4 实战

4.1 括号匹配

4.1.1 题目

此题来源leetcode

20. 有效的括号

4.1.2 代码实现

class Solution {
    public static boolean isValid(String s) {
        int n = s.length();
        if (n % 2 == 1) {
            return false;
        }

        Map<Character, Character> pairs = new HashMap<Character, Character>() {{
            put(')', '(');
            put(']', '[');
            put('}', '{');
        }};
        Deque<Character> stack = new LinkedList<Character>();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char ch = s.charAt(i);
            if (pairs.containsKey(ch)) {
                if (stack.isEmpty() || stack.peek() != pairs.get(ch)) {
                    return false;
                }
                stack.pop();
            } else {
                stack.push(ch);
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }

    public static void main(String[] args) {
        boolean valid = isValid("{[]}");
        System.out.println(valid);
    }
}