Java實現棧和佇列
阿新 • • 發佈：2018-12-18
棧：LIFO（後進先出）
佇列：FIFO（先進先出）
棧的順序儲存結構實現：
/**
* 基於陣列實現的順序棧
* @param <E>
*/
public class Stack<E> {
private Object[] data = null;
private int maxSize=0; //棧容量
private int top =-1; //棧頂指標
/**
* 建構函式：根據給定的size初始化棧
*/
Stack(){
this(10); //預設棧大小為10
}
Stack(int initialSize){
if(initialSize >=0){
this.maxSize = initialSize;
data = new Object[initialSize];
top = -1;
}else{
throw new RuntimeException("初始化大小不能小於0：" + initialSize);
}
}
//判空
public boolean empty(){
return top==-1 ? true : false;
}
//進棧,第一個元素top=0；
public boolean push(E e){
if(top == maxSize -1){
throw new RuntimeException("棧已滿，無法將元素入棧！");
}else{
data[++top]=e;
return true;
}
}
//檢視棧頂元素但不移除
public E peek(){
if(top == -1){
throw new RuntimeException("棧為空！");
}else{
return (E)data[top];
}
}
//彈出棧頂元素
public E pop(){
if(top == -1){
throw new RuntimeException("棧為空！");
}else{
return (E)data[top--];
}
}
//返回物件在堆疊中的位置，以 1 為基數
public int search(E e){
int i=top;
while(top != -1){
if(peek() != e){
top --;
}else{
break;
}
}
int result = top+1;
top = i;
return result;
}
}
棧的鏈式儲存結構實現：
public class LinkStack<E> {
//鏈棧的節點
private class Node<E>{
E e;
Node<E> next;
public Node(){}
public Node(E e, Node next){
this.e = e;
this.next = next;
}
}
private Node<E> top; //棧頂元素
private int size; //當前棧大小
public LinkStack(){
top = null;
}
//當前棧大小
public int length(){
return size;
}
//判空
public boolean empty(){
return size==0;
}
//入棧：讓top指向新建立的元素，新元素的next引用指向原來的棧頂元素
public boolean push(E e){
top = new Node(e,top);
size ++;
return true;
}
//檢視棧頂元素但不刪除
public Node<E> peek(){
if(empty()){
throw new RuntimeException("空棧異常！");
}else{
return top;
}
}
//出棧
public Node<E> pop(){
if(empty()){
throw new RuntimeException("空棧異常！");
}else{
Node<E> value = top; //得到棧頂元素
top = top.next; //讓top引用指向原棧頂元素的下一個元素
value.next = null; //釋放原棧頂元素的next引用
size --;
return value;
}
}
}
基於LinkedList實現的棧結構：
import java.util.LinkedList;
/**
* 基於LinkedList實現棧
* 在LinkedList實力中只選擇部分基於棧實現的介面
*/
public class StackList<E> {
private LinkedList<E> ll = new LinkedList<E>();
//入棧
public void push(E e){
ll.addFirst(e);
}
//檢視棧頂元素但不移除
public E peek(){
return ll.getFirst();
}
//出棧
public E pop(){
return ll.removeFirst();
}
//判空
public boolean empty(){
return ll.isEmpty();
}
//列印棧元素
public String toString(){
return ll.toString();
}
}
佇列的順序儲存結構實現
public class Queue<E> {
private Object[] data=null;
private int maxSize; //佇列容量
private int front; //佇列頭，允許刪除
private int rear; //佇列尾，允許插入
//建構函式
public Queue(){
this(10);
}
public Queue(int initialSize){
if(initialSize >=0){
this.maxSize = initialSize;
data = new Object[initialSize];
front = rear =0;
}else{
throw new RuntimeException("初始化大小不能小於0：" + initialSize);
}
}
//判空
public boolean empty(){
return rear==front?true:false;
}
//插入
public boolean add(E e){
if(rear== maxSize){
throw new RuntimeException("佇列已滿，無法插入新的元素！");
}else{
data[rear++]=e;
return true;
}
}
//返回隊首元素，但不刪除
public E peek(){
if(empty()){
throw new RuntimeException("空佇列異常！");
}else{
return (E) data[front];
}
}
//出隊
public E poll(){
if(empty()){
throw new RuntimeException("空佇列異常！");
}else{
E value = (E) data[front]; //保留佇列的front端的元素的值
data[front++] = null; //釋放佇列的front端的元素
return value;
}
}
//佇列長度
public int length(){
return rear-front;
}
}
迴圈佇列的順序儲存結構實現
import java.util.Arrays;
public class LoopQueue<E> {
public Object[] data = null;
private int maxSize; // 佇列容量
private int rear;// 佇列尾，允許插入
private int front;// 佇列頭，允許刪除
private int size=0; //隊列當前長度
public LoopQueue() {
this(10);
}
public LoopQueue(int initialSize) {
if (initialSize >= 0) {
this.maxSize = initialSize;
data = new Object[initialSize];
front = rear = 0;
} else {
throw new RuntimeException("初始化大小不能小於0：" + initialSize);
}
}
// 判空
public boolean empty() {
return size == 0;
}
// 插入
public boolean add(E e) {
if (size == maxSize) {
throw new RuntimeException("佇列已滿，無法插入新的元素！");
} else {
data[rear] = e;
rear = (rear + 1)%maxSize;
size ++;
return true;
}
}
// 返回隊首元素，但不刪除
public E peek() {
if (empty()) {
throw new RuntimeException("空佇列異常！");
} else {
return (E) data[front];
}
}
// 出隊
public E poll() {
if (empty()) {
throw new RuntimeException("空佇列異常！");
} else {
E value = (E) data[front]; // 保留佇列的front端的元素的值
data[front] = null; // 釋放佇列的front端的元素
front = (front+1)%maxSize; //隊首指標加1
size--;
return value;
}
}
// 佇列長度
public int length() {
return size;
}
//清空迴圈佇列
public void clear(){
Arrays.fill(data, null);
size = 0;
front = 0;
rear = 0;
}
}
佇列的鏈式儲存結構實現
public class LinkQueue<E> {
// 鏈棧的節點
private class Node<E> {
E e;
Node<E> next;
public Node() {
}
public Node(E e, Node next) {
this.e = e;
this.next = next;
}
}
private Node front;// 佇列頭，允許刪除
private Node rear;// 佇列尾，允許插入
private int size; //隊列當前長度
public LinkQueue() {
front = null;
rear = null;
}
//判空
public boolean empty(){
return size==0;
}
//插入
public boolean add(E e){
if(empty()){ //如果佇列為空
front = new Node(e,null);//只有一個節點，front、rear都指向該節點
rear = front;
}else{
Node<E> newNode = new Node<E>(e, null);
rear.next = newNode; //讓尾節點的next指向新增的節點
rear = newNode; //以新節點作為新的尾節點
}
size ++;
return true;
}
//返回隊首元素，但不刪除
public Node<E> peek(){
if(empty()){
throw new RuntimeException("空佇列異常！");
}else{
return front;
}
}
//出隊
public Node<E> poll(){
if(empty()){
throw new RuntimeException("空佇列異常！");
}else{
Node<E> value = front; //得到佇列頭元素
front = front.next;//讓front引用指向原佇列頭元素的下一個元素
value.next = null; //釋放原佇列頭元素的next引用
size --;
return value;
}
}
//佇列長度
public int length(){
return size;
}
}
基於LinkedList實現佇列結構
/**
* 使用java.util.Queue介面,其底層關聯到一個LinkedList（雙端佇列）例項.
*/
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class QueueList<E> {
private Queue<E> queue = new LinkedList<E>();
// 將指定的元素插入此佇列（如果立即可行且不會違反容量限制），在成功時返回 true，
//如果當前沒有可用的空間，則丟擲 IllegalStateException。
public boolean add(E e){
return queue.add(e);
}
//獲取，但是不移除此佇列的頭。
public E element(){
return queue.element();
}
//將指定的元素插入此佇列（如果立即可行且不會違反容量限制），當使用有容量限制的佇列時，
//此方法通常要優於 add(E)，後者可能無法插入元素，而只是丟擲一個異常。
public boolean offer(E e){
return queue.offer(e);
}
//獲取但不移除此佇列的頭；如果此佇列為空，則返回 null
public E peek(){
return queue.peek();
}
//獲取並移除此佇列的頭，如果此佇列為空，則返回 null
public E poll(){
return queue.poll();
}
//獲取並移除此佇列的頭
public E remove(){
return queue.remove();
}
//判空
public boolean empty() {
return queue.isEmpty();
}
}