5 手寫Java Stack 核心原始碼

摘要： Stack是Java中常用的資料結構之一，Stack具有"後進先出(LIFO)"的性質。 只能在一端進行插入或者刪除，即壓棧與出棧 棧的實現比較簡單，性質也簡單。可以用一個數組來實現棧結構。 入棧的時候，只在陣列尾部插入 出棧的時候，只在陣列尾部刪除*...

Stack是Java中常用的資料結構之一，Stack具有"後進先出(LIFO)"的性質。

只能在一端進行插入或者刪除，即壓棧與出棧

棧的實現比較簡單，性質也簡單。可以用一個數組來實現棧結構。

1. 入棧的時候，只在陣列尾部插入
2. 出棧的時候，只在陣列尾部刪除**

我們來看一下Stack的用法 ：如下

public static void main(String[] args){

//新建一個棧
Stack<String> stack = new Stack<>();

//分別向棧中新增不同的元素
stack.push("tom");
stack.push("jim");
stack.push("wendy");
stack.push("natasha");

//分別彈棧
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.pop());

}

輸出如下：

natasha
wendy
jim
tom

從輸出可以看到，最後入棧的，最先出棧

完整的原始碼如下：

public class QStack<E> {
//陣列的預設大小為10
private static final int DEFAULT_INIT_CAPACITY = 10;

//底層的陣列
private Object[] elements;

//棧中的個數
private int size;

public QStack() {
this(DEFAULT_INIT_CAPACITY);
}


public QStack(int capacity) {
//capacity條件檢查 ，這裡我們直接丟擲異常
if (capacity <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("capacity <= 0");
}

if (capacity > Integer.MAX_VALUE) {
throw new IllegalArgumentException("capacity > Integer.MAX_VALUE");
}

//新建一個capacity大小的陣列
elements = new Object[capacity];

//初始個數為0
size = 0;
}

//棧是否為空
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}

//返回棧中的元素個數
public int size() {
return size;
}

//將一個元素壓入棧中
public E push(E e) {
//如果棧已滿，進行擴容
if (size >= elements.length) {
grow();
}

//擴容完後將元素e壓入棧中
elements[size] = e;

//別忘了size需要加 1
size++;

return e;
}

//出棧，就是將陣列最後一個元素彈出
public E pop() {
//如果棧為空就返回null
if (isEmpty()) {
return null;
}

//拿到棧的大小
int len = size();

//把陣列中最後一個元素儲存起來
E e = peek();
//個數別忘了減1
size--;

//將最後一個元素置null
elements[len - 1] = null;

//返回e
return e;
}

//返回最後一個元素
public E peek() {
int len = size();

if (len == 0)
throw new RuntimeException("stack is empty");

return (E) elements[len - 1];
}

//擴容
private void grow() {
//將之前的陣列儲存
int oldCapacity = elements.length;
Object[] old = elements;

//新的陣列大小為原來陣列大小的2倍
int newCapacity = oldCapacity * 2;
//再新建一個大小為原來陣列2倍的新陣列
elements = new Object[newCapacity];

//把以前的老的陣列中的元素都移動新陣列中
for (int i = 0; i < oldCapacity; i++) {
elements[i] = old[i];
}

//釋放以前的記憶體空間
old = null;
}

}

以上面可知：用陣列實現棧結構，主要需要注意以下 2 點：

1. 在陣列的尾部插入和刪除，也就是壓棧和彈棧
2. 由於是用陣列實現棧結構，陣列滿的時候，需要擴容

下面我們寫一段測試程式碼來測試,如下：

public static void main(String[] args){
//建立一個棧
QStack<String> stack = new QStack<>();

//分別向棧中壓入4個不同的元素
stack.push("tom");
stack.push("jim");
stack.push("wendy");
stack.push("natasha");

//分別彈棧
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.pop());
}

列印如下：

natasha
wendy
jim
tom