数据结构（三）栈

栈

1. 栈的定义

​ 栈是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。允许插入、删除的一端称为栈顶（top），另一端称为栈底（bottom），不含任何数据元素的栈称为空栈。

2. 栈的特点

​ 只能在栈顶进行操作，且访问结点时依照后进先出（LIFO）的原则。

3. 栈的基本操作

1. 初始化——构造一个空的栈
2. 入栈——在栈顶位置插入一个新元素
3. 出栈——删除栈顶元素
4. 获取——取栈顶元素
5. 判空——判断当前栈是否为空
6. 求长度——求栈中数据元素的个数
7. 正序遍历——依次访问栈中每个元素并输出
8. 清空——清空栈

4. 栈的实现

1. 顺序栈——顺序存储方式实现
2. 链栈——链式存储方式实现

顺序栈代码：

public class SequenceStack<T> {
    private final int InitSize = 10; // 初始化长度
    private T[] stackArray;
    private int top; // top指针，指向栈顶元素的位置
    
    // 默认初始化
    public SequenceStack() {
        top = -1;
        stackArray = (T[]) new Object[InitSize];
    }
    
    // 初始化
    public SequenceStack(int n) {
        if(n < 1) {
            System.out.println("初始化长度不合法！");
            System.exit(1);
        }
        top = -1;
        stackArray = (T[]) new Object[n];
    }
    
    // 栈长度
    public int getSize() {
        return top + 1;
    }
    
    // 判空
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }
    
    // 清空
    public void clear() {
        top = -1;
        stackArray = null;
    }
    
    // 遍历
    public void nextOrder() {
        if(isEmpty()) {
            System.out.println("栈为空！");
            System.exit(1);
        }
        for(int i=top; i>=0; i--) {
            System.out.print(stackArray[i] + "\t");
        }
        System.out.println();
    }
    
    // 获取栈顶元素
    public T getTop() {
        if(isEmpty()) {
            System.out.println("栈为空！不能进行获取操作！");
            return null;
        }
        return stackArray[top];
    }
    
    // 入栈
    public void push(T obj) {
        if(top + 1 == stackArray.length) {
            // 创建一个长度未原来两倍的新数组
            T[] temp = (T[]) new Object[top * 2]; 
            // 将旧数组中的值赋值给新数组
            for(int i=top; i>=0; i--) {
                temp[i] = stackArray[i];
            }
            // 将stackArray变量指向新数组
            stackArray = temp;
        }
        stackArray[++top] = obj;
    }
    
    // 出栈
    public T pop() {
        if(isEmpty()) {
            System.out.println("栈为空！无法进行出栈操作！");
            return null;
        }
        return stackArray[top--];
    }
    
     // 测试
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {2, 4, 6, 7, 9};
        SequenceStack<Integer> stack = new SequenceStack<>();
        System.out.println("入栈：");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            stack.push(arr[i]);
        }
        stack.nextOrder();
        System.out.println("获取栈顶元素：");
        System.out.println(stack.getTop());
        System.out.println("获取栈长度：");
        System.out.println(stack.getSize());
        System.out.println("出栈：");
        stack.pop();
        stack.nextOrder();

        System.out.println("9,111入栈：");
        stack.push(99);
        stack.push(111);
        stack.nextOrder();

        System.out.println("清空栈：");
        stack.clear();
        stack.nextOrder();
    }
}

测试结果：

链栈代码：

class Node<T> {
    T data;
    Node<T> next;
    
    public Node(Node<T> next) {
        this.next = next;
    }
    
    public Node(T data, Node<T> next) {
        this.data = data;
        this.next = next;
    }
}

public class LinkStack<T> {
    private int length; // 栈的长度
    private Node<T> top; // top指针，指向栈顶元素的位置
    
    // 初始化
    public LinkStack() {
        top = null;
        length = 0;
    }
    
    // 栈长度
    public int getSize() {
        return length;
    }
    
    // 判空
    public boolean isEmpty() {
        return top == null;
    }
    
    // 清空
    public void clear() {
        top = null;
        length = 0;
    }
    
    // 遍历输出
    public void nextOrder() {
        if(isEmpty()) {
            System.out.println("栈为空！");
        }
        Node<T> p = top;
        while(p != null) {
            System.out.print(p.data + "\t");
            p = p.next;
        }
        System.out.println();
    }
    
    // 入栈
    public void push(T obj) {
        top = new Node<>(obj, top);
        length++;
    }
    
    // 获取栈顶元素
    public T getTop() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈为空！");
            return null;
        }
        return top.data;
    }
    
    // 出栈
    public T pop() {
        if(isEmpty()) {
            System.out.println("栈为空！不能进行出栈操作！");
            return null;
        }
        T temp = top.data;
        top = top.next;
        length--;
        return temp;
    }
    
    // 测试
    public static void main(String[] args) {
        LinkStack<Integer> ls = new LinkStack<>();
        int[] arr = {12, 14, 16, 18};
        // 入栈
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            ls.push(arr[i]);
        }
        ls.nextOrder(); // 遍历
        System.out.println("出栈后：");
        ls.pop(); // 出栈
        ls.nextOrder(); // 遍历
        System.out.println("栈长度：" + ls.getSize()); // 栈长度
        System.out.println("栈顶元素：" + ls.getTop());
    }
}

测试结果：

​