算法通关村第4关|栈 青铜——理解栈手写栈

1. 栈基础知识

1.1 栈的特征

• 栈和队列是比较特殊的线性表，又称之为访问受限的线性表。
• 栈是很多表达式、符号等运算的基础，也是递归的底层实现。
• 栈底层实现仍然是链表或者顺序表
• 栈与线性表的最大区别是数据的存取的操作被限制了，其插入和删除操作只允许在线性表的一端进行。一般而言，把允许操作的一端称为栈顶(Top)，不可操作的一端称为栈底(Bottom)，同时把插入元素的操作称为入栈(Push),删除元素的操作称为出栈(Pop)。若栈中没有任何元素，则称为空栈

1.2 栈的操作

1. 入栈（Push）：将元素添加到栈的顶部。

stack.push(element);

2. 出栈（Pop）：从栈的顶部移除并返回元素。

element = stack.pop();

3. 查看栈顶元素（Peek）：返回栈顶的元素，但不移除它。

element = stack.peek();

4. 判断栈是否为空（Empty）：检查栈是否为空。

boolean isEmpty = stack.isEmpty();

5. 获取栈的大小（Size）：返回栈中元素的个数。

int size = stack.size();

2. 基于数组实现栈

top有的地方指向栈顶元素，有的地方指向栈顶再往上的一个空单位。

这个根据题目要求设计就好，如果是面试的时候就直接问面试官，top指向到哪里，本文采用指向栈顶空位置。

• 采用顺序表实现的的栈，内部以数组为基础，实现对元素的存取操作。
• 注意每次入栈之前先判断栈的容量是否够用，如果不够用，可以进行扩容。、

入栈过程：

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出栈过程：

top先将栈顶元素取出，然后再执行top–

import java.util.Arrays;
class Mystack<T> {
    //实现栈的数组
    private Object[] stack;
    //栈顶元素
    private int top;

    Mystack() {
        //初始容量为10
        stack = new Object[10];
    }

    //判断是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return top == 0;
    }

    //返回栈顶元素
    public T peek() {
        T t = null;
        if (top > 0)
            t = (T) stack[top - 1];
        return t;
    }

    public void push(T t) {
        expandCapacity(top + 1);
        stack[top] = t;
        top++;
    }

    //出栈
    public T pop() {
        T t = peek();
        if (top > 0) {
            stack[top - 1] = null;
            top--;
        }
        return t;
    }

    //扩大容量
    public void expandCapacity(int size) {
        int len = stack.length;
        if (size > len) {
            size = size * 3 / 2 + 1;//每次扩大50%
            stack = Arrays.copyOf(stack, size);
        }
    }
}

3. 基于链表实现栈

import java.util.EmptyStackException;

class Node {
    int data; // 存储的数据
    Node next; // 指向下一个节点的指针

    // 构造函数
    public Node(int data) {
        this.data = data;
        next = null;
    }
}

class LinkedListStack {
    private Node top; // 栈顶节点

    // 判断栈是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return top == null;
    }

    // 入栈操作---------->头插法
    public void push(int data) {
        Node newNode = new Node(data);
        newNode.next = top;
        top = newNode;
    }

    // 出栈操作
    public int pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        int data = top.data;
        top = top.next;
        return data;
    }

    // 查看栈顶元素
    public int peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        return top.data;
    }
}