数据结构之堆栈的顺序存储

堆栈拥有两种存储方式：顺序存储和链式存储。本文介绍堆栈了顺序存储方式。

堆栈简称为栈，是线性表的一种特殊表现形式。堆栈只能够在表的一端进行插入/删除操作，允许操作的一端称为栈顶，不允许操作的一端称为栈底。栈的一个一定要记住的特点是：先进后出！下图表示了堆栈的顺序存储方式。

假设用一个长度为5的数组a[5]来描述堆栈，其中a[0]表示栈底，a[4]表示栈的“最高点”，并采用top来指向堆栈的栈顶元素在数组中的位置。当堆栈为空（图a）时，数组中没有任何元素，此时top的值为-1；当将A压入堆栈（图b）时，相当于将a[0]赋值为A，此时将top指向0；当将B压入堆栈（图c）时，相当于将a[1]赋值为B，此时将top指向1；当需要从堆栈中弹出元素时，因为top指向的元素为B，因此先将B弹出（图d），并将top指向0；当需要再次弹出元素时，将A弹出（图e），并将top指向-1，此时表明堆栈已经为空了。

堆栈常用的操作方式有：查找栈顶元素、弹出栈顶元素、向栈中压入元素、判断栈空、判断栈满等。笔者从面向对象设计的角度出发，将栈看做一个对象，并定义其操作方法，代码如下：

public class Heap {/** * 用于表示堆栈的数组 */private Object[] a = new Object[100];/** * 用于表示栈顶的位置 */private int top = -1;/** * 判断是否栈空 *  * @return 如果栈空，返回true；否则返回false */public boolean isEmpty() {return top == -1;}/** * 判断是否栈满。因为该堆栈最大可存放100个元素，因此当top为99时，说明堆栈已经满了 *  * @return 如果栈满，返回true；否则返回false */public boolean isFull() {return top == 99;}/** * 将元素data压入堆栈中 *  * @param data 需要压入堆栈的元素 * @return 如果压入成功，返回true；否则，返回false */public boolean push(Object data) {if(isFull()) {return false;}else {a[++top] = data;return true;}}/** * 弹出堆栈的栈顶元素 *  * @return 如果堆栈不为空，则弹出栈顶元素；否则，返回空值 */public Object pop() {if(isEmpty()) {return null;}else {return a[top--];}}/** * 获取堆栈的栈顶元素 *  * @return 如果堆栈不为空，获取栈顶元素；否则，返回空值 */public Object get() {if(isEmpty()) {return null;}else {return a[top];}}}

顺序存储的局限性：

1.需要事先知道堆栈的最大元素数，如果事先并没有合理规划好堆栈容量的话，就会造成空间的浪费，或者堆栈的溢出。

2.需要在内存空间中分配一段连续的空间，因此对内存空间的当前状态有要求，如果内存中不存在这样一段连续空间，则无法分配栈空间。

3.对于多个堆栈共享一段内存空间的情况，如果需要调整存储空间时，元素将会发生大规模移动，时间复杂度较高。