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【数据结构与算法】栈的深入学习(上)

news 来源：原创 2024/5/19 13:03:49

✨hello，进来的小伙伴们，你们好耶！✨

🍅🍅系列专栏:【数据结构与算法】

✈️✈️本篇内容: 栈的认识，栈的使用，栈的模拟实现！

⛵⛵作者简介：一名双非本科大三在读的科班Java编程小白，道阻且长，你我同行！

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一、栈(Stack)

一、栈的概念

栈，一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（Last In First Out）的原则。
压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。
出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶。

二、栈的使用

代码演示：

入栈push()

public class MyStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> s1 = new Stack<>();
        s1.push(1);
        s1.push(2);
        s1.push(3);
        s1.push(4);
        s1.push(5);
        System.out.println(s1);
    }
}

运行结果：

出栈pop(),这里我们出栈两个元素，那么剩下的结果应该是1 2 3

public class MyStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> s1 = new Stack<>();
        s1.push(1);
        s1.push(2);
        s1.push(3);
        s1.push(4);
        s1.push(5);
        System.out.println(s1);
        s1.pop();
        s1.pop();
        System.out.println(s1);
    }
}

运行结果：

获取栈顶元素peek():

public class MyStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> s1 = new Stack<>();
        s1.push(1);
        s1.push(2);
        s1.push(3);
        s1.push(4);
        s1.push(5);
        System.out.println(s1.peek());
    }
}

运行结果：

获取栈中有效元素的个数

public class MyStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> s1 = new Stack<>();
        s1.push(1);
        s1.push(2);
        s1.push(3);
        s1.push(4);
        s1.push(5);
        System.out.println(s1.size());
    }
}

运行结果：

判断栈是否为空

public class MyStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> s1 = new Stack<>();
        s1.push(1);
        s1.push(2);
        s1.push(3);
        s1.push(4);
        s1.push(5);
        System.out.println(s1.empty());
    }
}

运行结果：

三、栈的应用场景

1. 若进栈序列为 1,2,3,4 ，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（C）
A: 1,4,3,2 B: 2,3,4,1 C: 3,1,4,2 D: 3,4,2,1

问题分析：类似于这种栈的选择题，如果元素较少，我们直接心算就可以，元素较多的话我们可以画图来解决，本题c选项，先出的是3，那么就是1,2,3进栈，然后3出栈，第二个出栈选项给的是1，我们知道1是第一个进栈的，那么想出1,2必须先出，所以C选项错误!

2.一个栈的初始状态为空。现将元素1、2、3、4、5、A、B、C、D、E依次入栈，然后再依次出栈，则元素出栈的顺序是（ B）。
A: 12345ABCDE B: EDCBA54321 C: ABCDE12345 D: 54321EDCBA

问题分析：简单明了，栈的结构先进后出，直接选B。

四、栈的模拟实现

import java.util.Arrays;
import java.util.Stack;

/**
 * 栈的模拟实现
 */

public class MyStack {

    public int[] elem;
    public int usedSize;
    public static final int DEFAULT_SIZE = 10;

    public MyStack() {
        this.elem = new int[DEFAULT_SIZE];
    }


    /**
     * 压栈
     */

    public int push(int val) {
        if(isFull()) {
            elem = Arrays.copyOf(elem,2*elem.length);
        }
        this.elem[usedSize] = val;
        usedSize++;
        return val;
    }


    public boolean isFull() {
        return usedSize == elem.length;
    }


    public int pop() {
        if(empty()) {
            throw new MyEmptyStackException("栈为空！");
        }
        /*int ret = elem[usedSize-1];
        usedSize--;
        return ret;*/
        return elem[--usedSize];
    }


    public boolean empty() {
        return usedSize == 0;
    }


    public int peek() {
        if(empty()) {
            throw new MyEmptyStackException("栈为空！");
        }
        return elem[usedSize-1];
    }

}

🍎🍎栈的模拟实现我们使用的是数组来实现的，代码也非常的简单明了，易于看懂，博主准备下一篇博客更新栈的几个经典面试题，慢慢干货，期待你的一键三连喔！🤟🤟