數據結構之棧和隊列

棧和隊列是計算機中基本的兩個數據結構，棧可以達到后進先出，隊列可以先進先出。在實際應用上，我們可以使用棧進行逆序遍歷鏈表，非遞歸中序遍歷二叉樹，括號匹配，函數調用等等；可以使用隊列對二叉樹進行層次遍歷，打印機的打印服務，通信中的消息隊列等等。

 

下面貼幾道關於棧和隊列較常考的筆試/面試題。

鏈表逆序遍歷：思想很簡單，當鏈表節點不為null就進行壓棧，直到為null。

class Node2{
    int value;
    Node2 next;
}
    
public void reservePrintList(Node2 root) {
        
    if (root == null) {
        return;
    }
        
    Stack<Node2> stack = new Stack<>();
    while (root !=null) {
        stack.push(root);
        root = root.next;
    }
        
    while (!stack.isEmpty()) {
        System.out.println(stack.pop().value);
    }
}

 

非遞歸中序遍歷二叉樹：中序遍歷二叉樹第一個被遍歷的節點肯定位於二叉樹的最左邊，在未到最左邊之前一直壓棧，到了就出棧。

class Node{
    int value;
    Node left;
    Node right;
}
/**
 * 非遞歸中序遍歷二叉樹，利用棧可以很方便的實現
 * @param root
 */
public void printTree1(Node root) {
        
    if (root == null) {
        return;
    }
        
    Stack<Node> stack = new Stack<>();
    while (root != null) {
        stack.push(root);  // 根節點壓棧
        if (root.left != null) { // 左子樹不為空，將左子樹壓入棧
            stack.push(root.left);
        }else {
            // root的左子樹為空，說明root要么是葉子，要么是還有右子樹，不管是葉子還是有右子樹的節點，它都將進行輸出
            // 因為中序遍歷的的順序是從左到右
            Node node = stack.pop(); 
            System.out.println(node.value);
            if (node.right != null) {
                // 存在右子樹，將右子節點壓棧，因為不清楚右子節點是否為葉子，所以是壓棧進行下一輪循環進行處理
                stack.push(node.right);
            }
                
            root = stack.peek(); // 取棧頂元素，但不移除，因為不清楚目前棧頂節點是否為葉子
        }
    }
        
}

 

二叉樹層次遍歷：層次遍歷值對二叉樹從上到下進行一層層的遍歷，每層的遍歷順序為從左到右，借助隊列可以很容易實現

class Node{
        int value;
        Node left;
        Node right;
}
/**
* 層次遍歷二叉樹（從上到下），借助隊列這一數據結構可以很好的實現
* @param root
*/
public void printTree2(Node root) {
        
    if (root == null) {
        return;
    }
        
    Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
    queue.add(root); // 將根節點加入隊列
    while (root != null) {
        Node node = queue.poll(); // 取出隊頭root
        if (node.left != null) { // 左子節點不為空，入隊
            queue.offer(root.left);
        }
        if (node.right != null) { // 右子節點不為空 ，入隊
            queue.offer(root.right);
        }
        System.out.println(node.value); // 打印隊頭元素
        root = queue.peek();    // 獲取新的隊頭元素，但不移除，更新為root
    }
}

 

看師弟師妹們數據機構第三章的總結，都是自行實現棧和隊列這兩個數據結構，我上面貼出的代碼沒有進行棧或隊列滿的判斷，這是因為我偷懶直接使用java類庫，java類庫里的棧或隊列都是在超過初始容量后自動擴容的（最大容量好像int類型最大的整數）。C++也是直接把棧和隊列封裝好可以直接使用，但是在學習的時候建議還是先理解底層原理，自己實現，等底層原理熟練就直接用封裝好的類，還有就是建議師弟師妹們要多去敲代碼，不能說基本理論原理了解了，就不去使用代碼進行實現，理論和代碼實現還是有一定差別的，在代碼實現過程中，可能會出現一些bug，不要怕bug，雖然bug的確很煩，一個引用出錯就找了幾小時（我的慘痛經歷），但是解決bug后下次我們就可以更好的避免同類型的bug了。