数据结构之栈和队列
来源:互联网 发布:网络直播股票 编辑:程序博客网 时间:2024/05/01 10:59
栈和队列篇
栈
先进后出
用数组实现栈
public class StackByArray<E> { // 栈的长度 private int length; // 栈 private Object[] array; // 栈顶的下标 private int topIndex = -1; /** * StackByArry:构造方法 */ public StackByArray(int length) { this.length = length; array = new Object[length]; } /** * push:入栈 */ private void push(E e) throws Exception { if(isFullStack()) { throw new Exception("栈已满"); } array[++topIndex] = e; } /** * top: 取出栈顶元素 */ private E top() throws Exception { if(isEmpty()) { throw new Exception("栈为空"); } E top_elem = (E)array[topIndex]; return top_elem; } //出栈 private void pop() throws Exception { if(isEmpty()) { throw new Exception("栈已空"); } array[topIndex] = null; topIndex--; } //清空栈 private void clear() { Arrays.fill(this.array, null); this.topIndex=-1; this.array=new Object[this.length]; } /** * isEmptyStack:判断栈是否为空 */ private boolean isEmpty() { return (topIndex == -1); } /** * isFullStack:判断栈是否已满 */ private boolean isFullStack() { return topIndex == (length - 1); } /** * getLength:取得栈内的数据长度 */ private int getLength() { return topIndex + 1; } /** * outPut:栈内容输出 */ private void outPut() { for(Object obj : array) { if(obj != null) { System.out.print(obj + " "); } } System.out.println(); } public static void main(String[] args) throws Exception { StackByArray<Integer> stack = new StackByArray<Integer>(10); for(int i = 1; i <= 8; i++) { stack.push(i); } stack.outPut(); System.out.println(stack.top()); stack.pop(); System.out.println(stack.getLength()); stack.clear(); stack.top(); } } /*输出:1 2 3 4 5 6 7 8 87Exception in thread "main" java.lang.Exception: 栈为空 at datastructure.StackByArray.top(StackByArray.java:52) at datastructure.StackByArray.main(StackByArray.java:123) */
用链表实现栈
链表实现的栈,结点易扩展,不会满
head只是标记下头结点,在栈的实现中没有用
每次新建一个结点(newNode),都使其指向链表最后的结点(current),如此最后添加的结点肯定在链表尾,弹出时依次访问之前的结点(pre),便可维护一个栈
这里pop(),会弹出栈顶元素
public class StackByLink<E> { private Node head; private Node current; class Node{ E data; Node pre; public Node(E data){ this.data=data; } } //入栈 public void push(E data){ if(head==null){ head=new Node(data); current=head; } else{ Node node= new Node(data); node.pre=current; current=node; } } public E pop()throws RuntimeException{ if(current==null) throw new RuntimeException("栈已空"); Node node=current; current=current.pre; return node.data; } public Node top(){ if(current==null) throw new RuntimeException("栈已空"); return current; } public static void main(String[] args) { StackByLink<Integer> stack= new StackByLink<Integer>(); stack.push(1); stack.push(4); stack.push(8); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); }}/*输出:841Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: 栈已空 at datastructure.StackByLink.pop(StackByLink.java:46) */
两个队列实现一个栈
思路:
将1、2、3依次入队列一, 然后将最后加入的3留在队列一,将1,2入队列二,将3出队列一,此时队列一空了,然后把队列二中的所有数据入队列一;将最上面的2留在队列一,将下面的1入队列二。。。依次循环。
public class StackByDoubleQueue<E>{ Queue<E> queue1 = new ArrayDeque<E>(); Queue<E> queue2 = new ArrayDeque<E>(); public void push(E e){ queue1.add(e); } public E pop() throws RuntimeException{ E data; if(queue1.size()==0) throw new RuntimeException("栈为空"); while(queue1.size()!=0){ if(queue1.size()==1){ data=queue1.poll(); while(queue2.size()!=0){//把queue2的全部数据放到队列一中 queue1.add(queue2.poll()); } return data; } queue2.add(queue1.poll()); } throw new RuntimeException("栈为空"); } public static void main(String[] args) { StackByDoubleQueue<Integer> stack = new StackByDoubleQueue<Integer>(); stack.push(1); stack.push(4); stack.push(8); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); stack.push(9); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); }}
最小栈
这里需要加一个辅助栈,用空间换取时间。辅助栈中,栈顶永远保存着当前栈中最小的数值。具体是这样的:原栈中,每次添加一个新元素时,就和辅助栈的栈顶元素相比较,如果新元素小,就把新元素的值放到辅助栈中,如果新元素大,就把辅助栈的栈顶元素再copy一遍放到辅助栈的栈顶。
public class MinStack { private Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();//这里不再用泛型,因为需要比较 private Stack<Integer> minStack = new Stack<Integer>(); public void push(int data){ stack.push(data); if(minStack.size()==0||data<minStack.peek()){ minStack.push(data); } else minStack.push(minStack.peek()); } public int pop() throws RuntimeException{ if(stack.size()==0){ throw new RuntimeException("栈已空"); } int data=stack.pop(); minStack.pop(); return data; } public int getMin() throws RuntimeException{ if(minStack.size()==0) throw new RuntimeException("栈已空"); return minStack.peek(); } public static void main(String args[]) throws RuntimeException{ MinStack stack=new MinStack(); stack.push(4); stack.push(8); System.out.println(stack.getMin()); stack.pop(); stack.push(1); System.out.println(stack.getMin()); }}/*输出:41*/
栈的压入、弹出序列
题目描述
输入两个整数序列,第一个序列表示栈的压入顺序,请判断第二个序列是否为该栈的弹出顺序。假设压入栈的所有数字均不相等。例如序列1,2,3,4,5是某栈的压入顺序,序列4,5,3,2,1是该压栈序列对应的一个弹出序列,但4,3,5,1,2就不可能是该压栈序列的弹出序列。
import java.util.ArrayList;import java.util.Stack;public class Solution { public boolean IsPopOrder(int [] pushA,int [] popA) { if(pushA.length==0) return false; Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>(); int j=0; for(int i=0;i<pushA.length;i++){ stack.push(pushA[i]); while(!stack.empty()&&stack.peek()==popA[j]){ j++; stack.pop(); } } if(j==popA.length) return true; else return false; }}
队列
用数组实现队列
先进先出
public class QueueByArray<E> { private int length; private Object[] array; private int front; private int rear; public QueueByArray(int length){ this.length=length; this.array=new Object[length]; front=0; rear=0; } public boolean isEmpty(){ return front==rear; } public boolean isFull(){ return array.length==rear; } //向队尾插入元素 public void push(E e){ if(isFull()) throw new RuntimeException("队列已满"); else array[rear++]=e; } //获得队头元素 public E top(){ if(isEmpty()) throw new RuntimeException("队列为空"); return (E)array[front]; } public void pop(){ if(isEmpty()) throw new RuntimeException("队列为空"); front++; } public void output(){ for(Object obj:array) if(obj!=null) System.out.print(obj+" "); System.out.println(); } public static void main(String args[]){ QueueByArray<String> queue= new QueueByArray<String>(2); queue.push("Hello"); queue.push("World"); queue.output(); System.out.println(queue.top()); queue.pop(); System.out.println(queue.top()); queue.pop(); queue.pop(); }}/*输出:Hello Exception in thread "main" World HelloWorldjava.lang.RuntimeException: 队列为空 at datastructure.QueueByArray.pop(QueueByArray.java:62) at datastructure.QueueByArray.main(QueueByArray.java:85) */
参考
用链表创建队列
新建一个结点,使当前结点(current)的next指向它
弹出时,从head向后遍历弹出
public class QueueByLink<E> { private Node head; private Node current; class Node{ E data; Node next; public Node(E data){ this.data=data; } } public void push(E data){ if(head==null){ head = new Node(data); current=head; } else{ current.next=new Node(data); current=current.next; } } public E pop() throws RuntimeException{ if(head==null) throw new RuntimeException("队列为空"); Node node =head; head=head.next; return node.data; } public static void main(String[] args) { QueueByLink<Integer> queue=new QueueByLink<Integer>(); queue.push(1); queue.push(4); queue.push(8); System.out.println(queue.pop()); System.out.println(queue.pop()); System.out.println(queue.pop()); System.out.println(queue.pop()); }}/*输出:148Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: 队列为空 at datastructure.QueueByLink.pop(QueueByLink.java:43) at datastructure.QueueByLink.main(QueueByLink.java:57) */
两个栈实现一个队列
思路:
栈1用于存储元素,栈2用于弹出元素,负负得正。
说的通俗一点,现在把数据1、2、3分别入栈一,然后从栈一中出来(3、2、1),放到栈二中,那么,从栈二中出来的数据(1、2、3)就符合队列的规律了,即负负得正。
public class QueueByDoubleStack<E>{ private Stack<E> stack1=new Stack<E>(); private Stack<E> stack2 = new Stack<E>(); public void push(E data){ stack1.push(data); } public E pop() throws RuntimeException{ if(stack2.empty()){//stack1中的数据放到stack2之前, //先要保证stack2里面是空的,每次出队列之前,都要把stack1中的数据完全倾入stack2 while(!stack1.empty()){ stack2.push(stack1.pop()); } } if(stack2.empty())//若stack2为空,即stack1,stack2都为空,或stack2中的数据出完了 throw new RuntimeException("队列为空"); return stack2.pop(); } public static void main(String[] args) { QueueByDoubleStack<Integer> queue=new QueueByDoubleStack<Integer>(); queue.push(1); queue.push(4); queue.push(8); System.out.println(queue.pop()); queue.push(9); System.out.println(queue.pop()); System.out.println(queue.pop()); System.out.println(queue.pop()); }}/*输出:1489Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: 队列为空 at datastructure.QueueByDoubleStack.pop(QueueByDoubleStack.java:40) at datastructure.QueueByDoubleStack.main(QueueByDoubleStack.java:56) */
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