数据结构 模拟实现Stack栈(数组模拟)

目录

一、栈的概念

二、栈的接口

三、栈的方法实现

(1)push方法

(2)pop方法

(3)peek方法

(4)size方法

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(5)empty方法

四、最终代码


一、栈的概念

概念:栈是一种先进后出的数据结构,类似羽毛球桶,先放进去的羽毛球,后面才能拿出来        如图:

数据结构 模拟实现Stack栈(数组模拟)_第1张图片

还有弹匣,先放进去的子弹后面发射出去,如图:

数据结构 模拟实现Stack栈(数组模拟)_第2张图片

我们定义一个自己的栈类,里面有数组,存放数据,还有一个变脸usedSize,记录栈里的元素个数,带有构造方法,不带参数的给数组默认初始化10个元素,带参数就初始化你想要的元素个数,代码如下:

public class MyStack implements IStack{

    private int[] elem;
    private int usedSize;
    private int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    public MyStack() {
        this.elem = new int[DEFAULT_CAPACITY];
    }
    public MyStack(int n) {
        this.elem = new int[n];
    }
}

二、栈的接口

代码如下:

public interface IStack {
    public void push(int x);
    public int  pop();
    public int peek();
    public int size();
    public boolean empty();
}

三、栈的方法实现

(1)push方法

此方法是放元素进栈里面,也就是入栈,因为我们有记录栈元素个数的usedSize变量,所以我们可以用这个变量充当入栈时,要放进elem数组的哪个下标,因为usedSize记录的栈的个数,在数组中对应的下标就是个数-1;

入栈前,要检查栈是否满了,满了就要扩容,没满就给elem数组的usedSize-1下标位置放入元素,放完后usedSize++。代码如下:

    public void push(int x) {
        if(full()) {
            //扩容
            elem = Arrays.copyOf(elem, elem.length * 2);
        }
        elem[usedSize++] = x;
    }
    private boolean full() {
        return usedSize == elem.length;
    }

执行效果如下:

数据结构 模拟实现Stack栈(数组模拟)_第3张图片

elem数组里面有3个数,正好是我们入栈的元素。

(2)pop方法

此方法是出栈方法,取出栈顶元素,取完后就删除栈顶元素;在取出栈顶元素前,要检查栈是否为空,如果是空就要抛异常,因为没有元素可以出栈了;如果栈不为空,就出栈顶元素,也就是取出elem数组下标为usedSize-1的位置,然后usedSize--,代码如下:

    public int pop() {
        if(usedSize == 0) {
            throw new EmptyException("栈空了");
        }
        int tmp = elem[usedSize - 1];
        usedSize--;
        return tmp;
    }
//异常类
public class EmptyException extends RuntimeException{
    public EmptyException(String msg) {
        super(msg);
    }
}

执行效果如下:

数据结构 模拟实现Stack栈(数组模拟)_第4张图片

里面有元素的时候就正常出栈,空了就会抛异常。

(3)peek方法

peek翻译成中文就是瞄一眼的意思,此方法也是就拿到栈顶元素,但不会删掉栈顶的元素,里面的操作和pop一样,但不会usedSize--,代码如下:

    public int peek() {
        if(usedSize == 0) {
            throw new EmptyException("栈空了");
        }
        int tmp = elem[usedSize - 1];
        return tmp;
    }

执行效果如下:

数据结构 模拟实现Stack栈(数组模拟)_第5张图片

一直打印的都是栈顶元素,说明没有出栈顶元素,只是拿栈顶元素。

(4)size方法

此方法是获取栈里的元素,所以这里直接返回usedSize就好了,代码如下:

    public int size() {
        return usedSize;
    }

执行效果如下:

数据结构 模拟实现Stack栈(数组模拟)_第6张图片

(5)empty方法

此方法是判断栈是不是空的,所以直接判断usedSize==0就好了,返回这个表达式的结果,代码如下:

    public boolean empty() {
        return usedSize == 0;
    }

执行效果如下:

数据结构 模拟实现Stack栈(数组模拟)_第7张图片


四、最终代码

//接口类
public interface IStack {
    public void push(int x);
    public int  pop();
    public int peek();
    public int size();
    public boolean empty();
}

//自定义MyStack类
public class MyStack implements IStack{

    private int[] elem;
    private int usedSize;
    private int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    public MyStack() {
        this.elem = new int[DEFAULT_CAPACITY];
    }
    public MyStack(int n) {
        this.elem = new int[n];
    }

    @Override
    public void push(int x) {
        if(full()) {
            //扩容
            elem = Arrays.copyOf(elem, elem.length * 2);
        }
        elem[usedSize++] = x;
    }
    private boolean full() {
        return usedSize == elem.length;
    }

    @Override
    public int pop() {
        if(usedSize == 0) {
            throw new EmptyException("栈空了");
        }
        int tmp = elem[usedSize - 1];
        usedSize--;
        return tmp;
    }

    @Override
    public int peek() {
        if(usedSize == 0) {
            throw new EmptyException("栈空了");
        }
        int tmp = elem[usedSize - 1];
        return tmp;
    }

    @Override
    public int size() {
        return usedSize;
    }

    @Override
    public boolean empty() {
        return usedSize == 0;
    }
}

//自定义异常类
public class EmptyException extends RuntimeException{
    public EmptyException(String msg) {
        super(msg);
    }
}

都看到这了,点个赞再走吧,谢谢谢谢谢!

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