動圖演示：手擼堆疊的兩種實現方法！
阿新 • • 發佈：2020-09-24
正式開始之前，先和各位朋友聊聊後期的一些打算，後面的文章計劃**寫一些關於資料結構和演算法的內容**，原因很簡單底層結構決定上層建築嘛，對於框架滿天飛的今天，我們不止要學習如何使用框架，更要了解它的原理以及底層資料結構，只有這樣我們才能更好的應用它。
當然，除了上述原因之外，還有一個重要因素是為了搞定面試。
隨著軟體開發行業競爭的日益激烈，面試的難度也在逐漸增加，因為企業要從眾多的面試人中選出最優秀的人，只能提高面試的難度，而演算法和資料結構比較燒腦的硬核技能之一，自然也就成了面試的首選科目。並且隨著時間的推移，演算法和資料結構出現的頻率和佔比也會不斷增加，因此為了順應時代發展的潮流，我們也要做一些調整，所以在後面的一些文章中，我會陸續更新一些關於演算法和資料結構的文章，希望大家能夠喜歡。
> PS：當然隨著智慧系統的普及（如今日頭條和抖音），演算法和資料結構在企業中應用也越來越多，因此學習演算法和資料結構也是迫在眉睫的事了。
### 棧
棧（Stack）又叫堆疊（簡稱棧），它是在同一端進行插入和刪除資料的線性表。
棧是最基礎也是最常見的資料結構之一，它的資料結構和操作流程如下圖所示：
其中，允許進行插入和刪除的一端叫作棧頂（Top），另一端叫作棧底（Bottom），棧底固定，棧頂浮動。
當棧中的元素為零時，該棧叫作空棧。新增資料時一般叫作入棧或進棧（Push），刪除資料叫作出棧或退棧（Pop）。**棧是後進先出（Last In First Out，LIFO）的線性表**。
### 物理結構 & 邏輯結構
在手擼演算法之前，我們先來認識一下資料結構中的兩個重要概念：**物理結構和邏輯結構**。
當談到“物理”和“邏輯”一詞時，我們可以會想到資料庫中的邏輯刪除和物理刪除。
所謂的**物理刪除是指通過刪除命令真實的將資料從物理結構中刪除的過程；而邏輯刪除是指通過修改命令將資料更改為“已刪除”的狀態，並非真實的刪除資料。**
這裡的邏輯結構和物理結構和上面的概念類似，所謂的**物理結構是指可以將資料儲存在物理空間中**，比如陣列和連結串列都屬於物理資料結構；而**邏輯結構則是用於描述資料間的邏輯關係的**，比如本文要講的棧就屬於邏輯結構。
可能有些人看到這裡就蒙了，沒關係，我這裡舉一個例子你就明白了。
如果用人來表示物理結構和邏輯結構的話，那麼**真實存在的有血有肉的人就屬於物理結構，而人的思想和信念就屬於邏輯結構了**。
### 自定義棧I：陣列實現
通過上面的內容，我們知道了棧屬於邏輯結構，因此它的實現方式就可以有很多種了，比如陣列的實現方式或者是連結串列的實現方式。那麼我們就先用陣列實現一下，棧的主要方法有：
#### ① 定義結構
那麼我們先來定義它的結構：
```java
public class MyStack {
private Object[] value = null; // 棧儲存容器
private int top = -1; // 棧頂（的指標）
private int maxSize = 0; // 棧容量
// 建構函式（初始化預設容量）
MyStack() {
this.maxSize = 10;
}
// 有參建構函式
MyStack(int initSize) throws Exception {
if (initSize <= 0) {
throw new Exception("棧容量必須大於 0");
} else {
value = new Object[initSize];
maxSize = initSize;
top = -1;
}
}
}
```
其中棧中資料會儲存在 `Object[] value` 陣列中，`top` 變數代表棧頂的指標，它其實儲存的是棧頂元素的下標，會隨著入棧不斷變化（後進先出），`maxSize` 表示棧的最大容量。
#### ② 入棧
此方法是給棧新增資料的，實現程式碼如下：
```java
// 入棧（資料新增）
public boolean push(E e) throws Exception {
if (maxSize - 1 == top) {
throw new Exception("入棧失敗，棧已滿");
} else {
value[++top] = e;
return true;
}
}
```
每次當有資料插入時，只需在陣列中新增一個值，並將棧頂的下標 +1 即可。
入棧操作如下圖所示：
#### ③ 出棧
此方法是刪除棧中的資料的，實現程式碼如下：
```java
// 資料移除（出棧）
public E pop() throws Exception {
if (top <= -1) {
throw new Exception("移除失敗，棧中已無資料");
} else {
return (E) value[top--];
}
}
```
出棧只需刪除陣列中棧頂資料（最後加入的資料），並修改棧頂下標 -1 即可。
出棧操作如下圖所示：
#### ④ 資料查詢
除了以上操作方法之外，我們還需要新增一個查詢棧頂資料的方法：
```java
// 資料查詢
public E peep() throws Exception {
if (top <= -1) {
throw new Exception("移除失敗，棧中已無資料");
} else {
return (E) value[top];
}
}
```
#### ⑤ 程式碼測試
到此為止棧的資料結構就已經實現完了，接下來我們來測試一下：
```java
// 程式碼測試
public static void main(String[] args) throws Exception {
MyStack stack = new MyStack(10);
stack.push("Hello");
stack.push("Java");
System.out.println(stack.peep());
stack.pop();
System.out.println(stack.pop());
}
```
以上程式的執行結果為：
>