java中栈和队列的操作

来源：互联网发布：c语言字符数组长度编辑：程序博客网时间：2024/04/28 04:43

通常称，栈和队列是限定插入和删除只能在表的“端点”进行的线性表。

栈stack是后进先出LIFO, insert操作通常称为push,而无参数的删除操作称为pop。最先插入的元素成为“栈底元素”，最后插入的称为“栈顶元素”。
栈空条件? top==0
栈满条件? top==stackElem.length
栈的长度? top
栈顶元素? stackElem[top-1]

队列queue是先进先出FIFO，像栈操作POP一样，DEQUEUE也不需要取队列的元素作为参数。队列Q具有属性head指向队列的头元素，tail指向新元素即将被插入的地方。在最后一个位置要进行“卷绕”，即队列中的n个元素排成环形，位置1接在位置n之后。

//定义栈基本操作的接口
[java] view plaincopy
package operation;

public interface IStack {
    public void clear();
    public boolean isEmpty();
    public boolean push(Object x);//入栈操作
    public int length();
    public Object peek();//取栈顶元素
    public Object pop() throws Exception; //出战操作
    public Object min(); //取栈中的最小值，招聘中常考
    public void reverseStack(Stack s)throws Exception; //将栈中元素颠倒，招聘中常考
}

//栈基本操作的实现
[java] view plaincopy
package operation;

/**
* 本类针对顺序栈
* */
public class Stack implements IStack {//实现接口
    private int[] mIndex;
    private Object[] stackElem;

    public Object[] getStackElem() {
        return stackElem;
    }

    public int[] getmIndex() {
        return mIndex;
    }

    private int top;

    public Stack(int maxSize) {
        stackElem = new Object[maxSize];
        mIndex = new int[maxSize];
        top = 0;
    }

    public void clear() {
        // TODO Auto-generated method stub
        top = 0;
    }

    public boolean isEmpty() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return top == 0;//当top为0，栈为空；
    }

    public int length() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return top;
    }

    // 取栈顶元素的函数
    public Object peek() {
        // TODO Auto-generated method stub
        if (!isEmpty())
top = top - 1;
            return stackElem[top+1];//top指向最新插入的元素，即栈顶。
        else
            return null;
    }

    /**
     * 进栈操作要求：时间复杂度是O(1)
     * */
    public boolean push(Object x) {
        // TODO Auto-generated method stub
        if (top == stackElem.length) {
            System.out.print("栈已满");
            return false;
        }
        if (top == 0) {
            mIndex[top] = 0;
        } else if ((Integer)x <(Integer)peek()&& peek() != null) {
            mIndex[top] = top;
        } else if (peek() != null) {
            mIndex[top] = mIndex[top - 1];
        }
        stackElem[top++] = x;
        return true;

    }

    /**
     * 顺序栈的出栈操作时间复杂度为：O(1)
     * */
    public Object pop() throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        if (!isEmpty()) {// 若栈不空，则移去栈顶元素并返回其值
            mIndex[top - 1] = -1;
            return stackElem[--top];
        } else
            return null;// 若栈空，则返回空值

    }

    /**
     * 返回栈中最小的元素，需要一个辅助栈要求：时间复杂度是O(1)
     * 解决这道题的思路在于：用空间换时间！很关键，很直白，但并不是很个人都能很灵活的运用！比如我就不能！
     * 代码实现也很简单，定义一个结构体，结构体中两个等大的数组stackElem,mIndex;一个存储数据，另一个存储最小值的下标，
     * mIndex[i]表示[0,i]区间中最小值的下标。
     * */
    public Object min() {
        if (top == 0)
            return null;
        else
            return stackElem[mIndex[top - 1]];

    }



    @Override
    /**
     * 要求用递归的方法，在不浪费空间的情况下，颠倒栈。
     * */
    public void reverseStack(Stack s) throws Exception {
        if (!s.isEmpty()) {
            Object t = s.pop();
            reverseStack(s);
            pushStackButtom(s, t);
        }
    }

    public void pushStackButtom(Stack s, Object t) throws Exception {
        if (s.isEmpty()) {
            s.push(t);
        } else {
            Object top = s.pop();
            pushStackButtom(s, t);
            s.push(top);
        }
    }

}

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队列
//队列基本操作的接口
[java] view plaincopy
package operation;

public interface IQueue {
public void clear();
public boolean isEmpty();
public int length();
public Object peek();  //取栈顶元素
public void enQueue(Object x)throws Exception;//入队操作
public Object deQueue();//出队操作
}

//第一种：顺序队列的基本操作的实现
[html] view plaincopy
package operation;

/**
* 本类针对顺序队列
* */
public class Queue implements IQueue {
    private Object[] q;

    private int head, tail;

    public Queue(int maxSize) {
        q = new Object[maxSize];
        head =0;
        tail = 0;
    }

    public Object[] getQ() {
        return q;
    }

    @Override
    public void clear() {
        // TODO Auto-generated method stub

    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {

        return false;
    }

    @Override
    public int length() {
        return tail;
    }

    @Override
    public Object peek() {
        if (!isEmpty())
            return q[tail - 1];
        return null;
    }

    @Override
    public void enQueue(Object x) throws Exception {
        if (tail == q.length)
            throw new Exception("队列已满");
        q[tail++] = x;

    }

    @Override
    public Object deQueue() {
        if (!isEmpty())
            return q[head++];
        else
            return null;
    }

}

//第二种：循环队列（即环状的）的基本操作的实现
[java] view plaincopy
package operation;

public class CircleQueue implements IQueue{


    private int flag;//用来判断队列是否满
    private int head,tail;
    private Object[] q;


    public Object[] getQ() {
        return q;
    }
    public CircleQueue(int maxSize){
        q=new Object[maxSize];
        head=tail=0;
        flag=0;
    }
    @Override
    public void clear() {
        // TODO Auto-generated method stub
        head=tail= 0;

    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(head==tail&&flag==0)
        return true;
        else
            return false;
    }

    @Override
    public int length() {
        // TODO Auto-generated method stub

         return
                 tail-head;

    }

    @Override
    public Object peek() {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(!isEmpty())
            return q[tail];
        return null;
    }

    @Override
    public void enQueue(Object x) throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(head==tail&&flag==1)//判断栈是否满了
            throw new Exception("栈已满");
        else
                    q[tail++]=x;

    }

    @Override
    public Object deQueue() {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(!isEmpty())
            return q[--tail];
        return null;
    }


}

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