线性结构(二) - 栈的原理与实现

注意：本文所说的栈是数据结构中的栈，而不是内存模型中栈。

一、栈的介绍

栈（stack），是一种线性存储结构，它有以下几个特点：

1、栈中数据是按照"后进先出（LIFO, Last In First Out）"方式进出栈的。

2、向栈中添加/删除数据时，只能从栈顶进行操作。

栈通常包括的三种操作：push、peek、pop。

push -- 向栈中添加元素。

peek -- 返回栈顶元素。

pop  -- 返回并删除栈顶元素的操作。

1. 栈的示意图

栈中的数据依次是 30 --> 20 --> 10

2. 出栈

出栈前：栈顶元素是30。此时，栈中的元素依次是 30 --> 20 --> 10
出栈后：30出栈之后，栈顶元素变成20。此时，栈中的元素依次是 20 --> 10

3. 入栈

入栈前：栈顶元素是20。此时，栈中的元素依次是 20 --> 10
入栈后：40入栈之后，栈顶元素变成40。此时，栈中的元素依次是 40 --> 20 --> 10

二、栈的实现

Java实现一：数组实现的栈，能存储任意类型的数据。
Java实现二：Java的 Collection集合 中自带的"栈"(stack)的示例。

1. Java实现一：数组实现的栈，能存储任意类型的数据

/** * Java : 数组实现的栈，能存储任意类型的数据 * * @author skywang * @date 2013/11/07 */import java.lang.reflect.Array;public class GeneralArrayStack<T> {    private static final int DEFAULT_SIZE = 12;    private T[] mArray;    private int count;    public GeneralArrayStack(Class<T> type) {        this(type, DEFAULT_SIZE);    }    public GeneralArrayStack(Class<T> type, int size) {        // 不能直接使用mArray = new T[DEFAULT_SIZE];        mArray = (T[]) Array.newInstance(type, size);        count = 0;    }    // 将val添加到栈中    public void push(T val) {        mArray[count++] = val;    }    // 返回“栈顶元素值”    public T peek() {        return mArray[count-1];    }    // 返回“栈顶元素值”，并删除“栈顶元素”    public T pop() {        T ret = mArray[count-1];        count--;        return ret;    }    // 返回“栈”的大小    public int size() {        return count;    }    // 返回“栈”是否为空    public boolean isEmpty() {        return size()==0;    }    // 打印“栈”    public void PrintArrayStack() {        if (isEmpty()) {            System.out.printf("stack is Empty\n");        }        System.out.printf("stack size()=%d\n", size());        int i=size()-1;        while (i>=0) {            System.out.println(mArray[i]);            i--;        }    }    public static void main(String[] args) {        String tmp;        GeneralArrayStack<String> astack = new GeneralArrayStack<String>(String.class);        // 将10, 20, 30 依次推入栈中        astack.push("10");        astack.push("20");        astack.push("30");        // 将“栈顶元素”赋值给tmp，并删除“栈顶元素”        tmp = astack.pop();        System.out.println("tmp="+tmp);        // 只将“栈顶”赋值给tmp，不删除该元素.        tmp = astack.peek();        System.out.println("tmp="+tmp);        astack.push("40");        astack.PrintArrayStack();    // 打印栈    }}

运行结果：

tmp=30tmp=20stack size()=3402010

结果说明：GeneralArrayStack是通过数组实现的栈，而且GeneralArrayStack中使用到了泛型。

2. Java实现二：Java的 Collection集合 中自带的"栈"(stack)的示例

import java.util.Stack;/** * Java : java集合包中的Stack的演示程序 *  * @author Anndy */public class StackTest {public static void main(String[] args) {int tmp = 0;Stack<Integer> astack = new Stack<Integer>();// 将10, 20, 30 依次推入栈中astack.push(10);astack.push(20);astack.push(30);// 将“栈顶元素”赋值给tmp，并删除“栈顶元素”tmp = astack.pop();// System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);// 只将“栈顶”赋值给tmp，不删除该元素.tmp = (int) astack.peek();// System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);astack.push(40);while (!astack.empty()) {tmp = (int) astack.pop();System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);}}}

运行结果：

tmp=40tmp=20tmp=10