数据结构-Stack栈

一,栈的简单认识

  栈是一种线性数据结构,但是与数组不同的是,只能从栈顶存入元素,或者删除元素.详细的操作下会阐述.

      (栈是一种后进先出的数据结构)

二,栈的具体实现.

  Stack

1,void push(E) //栈顶插入元素

2,E pop () //栈顶删除元素,返回值时删除的栈顶元素

3,E peek() //获取栈顶元素,但是并不删除

4,int getSize() //获取索引

5,boolean isEmpty() //判断栈是否为空

三,时间复杂度分析

  Stack

1,void push(E) //栈顶插入元素                                     0(1) 均摊

2,E pop () //栈顶删除元素,返回值时删除的栈顶元素   0(1) 均摊

3,E peek() //获取栈顶元素,但是并不删除                    0(1) 

4,int getSize() //获取索引                                            0(1)

5,boolean isEmpty() //判断栈是否为空                        0(1)

四,以数组为底层逻辑,实现栈的各个功能.

1,利用抽象类封装

public interface Stack {
    // 入栈/压栈
    void push(T ele);
    // 出栈/弹栈
    T pop();
    // 查看栈中元素的个数
    int getSize();
    // 判断栈是否为空
    boolean isEmpty();
    // 查看栈顶元素
    T peek();
}

2,对功能进行实现

// 数组栈：以数组作为栈的底层容器
public class ArrStack implements Stack {
    // 底层数据结构
    private MyArray2 data;
    // 栈中实际存放元素的数量
    private int size;

    public ArrStack() {
        this.data = new MyArray2<>();
        this.size = 0;
    }

    @Override
    public void push(T ele) {
        this.data.addTail(ele);
        this.size++;
    }

    @Override
    public T pop() {
        T result = this.data.removeFromTail();
        if(result != null){
            this.size--;
        }
        return result;
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return this.size;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return this.size == 0;
    }

    @Override
    public T peek() {
        return null;
        //return this.data.findLastElement();
    }
}

五,栈的优势和用处.

在 Java 中，栈相比数组的优势;

1. 动态大小： 栈可以动态调整大小，当需要存储更多元素时，栈可以动态扩展大小，而数组在创建时大小是固定的，需要实现自己的扩展逻辑。

2. 支持常规操作： 栈提供了 push（入栈） 和 pop（出栈） 操作，使得对数据的操作更加方便。

栈可以解决一些常见的问题，包括但不限于：

1. 表达式求值: 栈可以用于表达式求值，对于中缀表达式，可以通过将中缀表达式转换为后缀表达式来实现求值。

2. 括号匹配: 栈可以用于检查表达式中的括号是否匹配。遍历表达式，当遇到左括号时将其压入栈中，遇到右括号时弹出栈顶元素进行匹配。

3. 深度优先搜索（DFS）: 栈可以用于实现深度优先搜索算法，通过栈的先入后出的特性来探索图的深层节点。

4. 逆波兰表达式求值: 栈可以用于逆波兰表达式（后缀表达式）的求值，通过遍历表达式，遇到数字入栈，遇到操作符弹出栈顶元素进行计算再将结果入栈，直到整个表达式遍历完毕。

总的来说，栈在解决具有“后进先出”特性的问题时非常有效，并且能够简化算法的实现过程。