深入理解Java 棧資料結構
棧(stack)又名堆疊,它是一種運算受限的線性表。其限制是僅允許在表的一端進行插入和刪除運算。這一端被稱為棧頂,相對地,把另一端稱為棧底。向一個棧插入新元素又稱作進棧、入棧或壓棧,它是把新元素放到棧頂元素的上面,使之成為新的棧頂元素;從一個棧刪除元素又稱作出棧或退棧,它是把棧頂元素刪除掉,使其相鄰的元素成為新的棧頂元素。
從上圖是基於陣列實現的棧,可以看到,對棧的操作(壓棧、出棧)其實都是對棧頂元素的操作,因此壓棧和出棧的速度都比較快。棧中元素按照FILO順序排序的,即先入後出的規則,先放進去的元素最後才能被彈出來。
一、棧結構要素
1、棧,是用來儲存資料的資料結構,可以使用陣列或連結串列來實現棧結構
2、棧頂,顧名思義棧最頂部的元素,壓棧與出棧的物件
3、棧深度,棧中資料多少,如果棧結構為陣列,當棧長度大於等於陣列長度後,會丟擲異常或對陣列進行擴容,棧結構是連結串列就沒有這個限制。
//存放資料 private Object[] data; //資料量 private int size; //棧頂 private int top; //預設棧大小 private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; //最大容量 private intmaxCapacity;
二、壓棧
/** * 向棧中放資料 * @param obj * @return */ public boolean push(Object obj){ if (size >= maxCapacity) return false; data[++top] = obj; size++; return true; }
壓棧操作比較簡單,將新元素放在原棧頂的上面,棧頂指標往上移動一位。我這裡當棧深度等於陣列長度後是直接返回false的,當然根據實際的需求,你也可以對現有陣列進行擴容,然後將原棧中元素放入新棧中即可。如:
/** * 壓棧,如果棧深度超出陣列長度,將陣列擴大1.5倍 * @param obj * @return */ public boolean push1(Object obj){ if (size >= maxCapacity){ maxCapacity = maxCapacity * 3 / 2; Object[] newStack = new Object[maxCapacity]; System.arraycopy(data,0,newStack,0,size); Arrays.fill(data,null); data = newStack; } data[++top] = obj; size++; return true; }
三、出棧
/** * 從棧中彈出資料 * @return */ public Object pop(){ if (size <= 0) return null; size--; Object old = data[top]; data[top--] = null; return old; }
出棧操作將棧頂元素擲為null,然後將棧頂指標往下移動一位即可,很簡單。
四、檢視棧頂
/** * 檢視資料 */ public Object peek(){ if (isEmpty()) return null; return data[top]; }
這個方法更是簡單到令人髮指,只是檢視棧頂元素,並沒有將棧頂元素刪除。
五、清空棧
/** * 清空棧資料 */ public void clear(){ while (top > -1){ data[top--] = null; } size = 0; }
棧資料結構的實現基本已經講完了,棧的基本操作差不多包包含在裡面了,程式碼實現起來就是這麼簡單。另外,另一種基於連結串列的棧我就不再這裡說了,因為也是很簡單的,這是棧限定對連結串列的操作只能是操作連結串列頭部,大家如果感興趣的話可以自己嘗試用連結串列實現一個棧,或者可以參考一下我之前寫的基於連結串列實現的佇列,原理是差不多的,也可以參考一下jdk中的LinkedList。