数据结构（六）之 栈

栈

栈和队列是两种重要的数据结构.从数据结构角度上看，栈和队列也是线性表，其特殊性在于栈和队列的基本操作是线性表操作的子集，他们是操作受限的线性表，因此可称为限定性数据结构.但从数据类型角度看，他们是线性表大不相同的两类重要的抽象数据类型.由于他们广泛应用在各种软件系统当中，因此在面向对象的程序设计中，他们是多型数据类型。

抽象数据类型栈的定义

栈：是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表.因此，对栈来说，表尾端有特殊的含义，称为栈顶，相应地，表头端称为栈低，不包含元素的空表称为空栈.
假设栈S=（a1，a2,…,an）,称a1为栈低元素，an为栈顶元素.栈中元素按a1,a2,…,an的次序进栈，退栈的第一个元素应为栈顶元素.换句话说，栈的修改是按后进先出的原则进行的（如图一所示）。因此，栈又称先进后出（后进先出）的线性表（简称LIFO结构），它的特点可用铁路调度站形象地表示.
（图一）
栈的基本操作除了在栈顶进行插入或删除外，还有栈的初始化，判空及，取栈顶元等.

实现栈的多种方式：
一：数组

package main.com.cs.stack;

import java.util.Arrays;
/**
 * 数组实现栈
 * @param <T>
 */
class Mystack1<T> {
    //实现栈的数组
    private Object[] stack;
    //数组大小
    private int size;
 
    Mystack1() {
        stack = new Object[10];//初始容量为10
    }
 
    //判断是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
 
    //返回栈顶元素
    public T peek() {
        T t = null;
        if (size > 0)
            t = (T) stack[size - 1];
        return t;
    }
    
    public void push(T t) {
        expandCapacity(size + 1);
        stack[size] = t;
        size++;
    }
 
    //出栈
    public T pop() {
        T t = peek();
        if (size > 0) {
            stack[size - 1] = null;
            size--;
        }
        return t;
    }
 
    //扩大容量
    public void expandCapacity(int size) {
        int len = stack.length;
        if (size > len) {
            size = size * 3 / 2 + 1;//每次扩大50%
            stack = Arrays.copyOf(stack, size);
        }
    }
}
 
public class ArrayStack {
    public static void main(String[] args) {
        Mystack1<String> stack = new Mystack1<>();
        System.out.println(stack.peek());
        System.out.println(stack.isEmpty());
        stack.push("java");
        stack.push("is");
        stack.push("beautiful");
        stack.push("language");
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.isEmpty());
        System.out.println(stack.peek());
    }
}

二：链表

package main.com.cs.stack;

/**
 * 链表实现栈
 *
 * @param <T>
 */
class Mystack2<T> {
    //定义链表
    class Node<T> {
        private T t;
        private Node next;
    }
 
    private Node<T> head;
 
    //构造函数初始化头指针
    Mystack2() {
        head = null;
    }
 
    //入栈
    public void push(T t) {
        if (t == null) {
            throw new NullPointerException("参数不能为空");
        }
        if (head == null) {
            head = new Node<T>();
            head.t = t;
            head.next = null;
        } else {
            Node<T> temp = head;
            head = new Node<>();
            head.t = t;
            head.next = temp;
        }
    }
 
    //出栈
    public T pop() {
        T t = head.t;
        head = head.next;
        return t;
    }
 
    //栈顶元素
    public T peek() {
        T t = head.t;
        return t;
    }
 
    //栈空
    public boolean isEmpty() {
        if (head == null)
            return true;
        else
            return false;
    }
}
 
public class LinkStack {
    public static void main(String[] args) {
        Mystack2 stack = new Mystack2();
        System.out.println(stack.isEmpty());
        stack.push("Java");
        stack.push("is");
        stack.push("beautiful");
        System.out.println("栈顶:" + stack.peek());
        System.out.println("出栈:" + stack.pop());
        System.out.println("出栈:" +stack.pop());
        System.out.println("是否为null:" + stack.isEmpty());
        System.out.println("出栈:" + stack.pop() );
        System.out.println(stack.isEmpty());
    }
}

三：linkList

package main.com.cs.stack;

import java.util.LinkedList;
 
/**
 * LinkedList实现栈
 *
 * @param <T>
 */
class ListStack<T> {
    private LinkedList<T> ll = new LinkedList<>();
 
    //入栈
    public void push(T t) {
        ll.addFirst(t);
    }
 
    //出栈
    public T pop() {
        return ll.removeFirst();
    }
 
    //栈顶元素
    public T peek() {
        T t = null;
        //直接取元素会报异常，需要先判断是否为空
        if (!ll.isEmpty())
            t = ll.getFirst();
        return t;
    }
 
    //栈空
    public boolean isEmpty() {
        return ll.isEmpty();
    }
}
 
public class LinkedListStack {
    public static void main(String[] args) {
        ListStack<String> stack = new ListStack();
        System.out.println(stack.isEmpty());
        System.out.println(stack.peek());
        stack.push("java");
        stack.push("is");
        stack.push("beautiful");
        System.out.println(stack.peek());
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.isEmpty());
        System.out.println(stack.peek());
    }
}