概述
- 栈是一个先入后出(FILO, First In Last Out)的有序列表
- 栈的出/入操作限制只能在线性表的同一个端进行
应用场景
- 子程序的调用: 在跳往子程序前, 会先将下一个指令的地址存到栈中, 直到子程序执行完后再将地址取出, 回到原来的位置 如浏览器的后退/向前, JVM的虚拟机栈
- 表达式的转换(如 中缀表达式转后缀表达式)与求值
- 二叉树的遍历
- 图形的深度优先(depth-first)搜索法
通过数组实现
/** 定义数组栈*/
class ArrayStack {
/** 栈大小*/
private int maxSize;
/** 通过该数组存放数据, 模拟栈数据结构*/
private int[] stack;
/** 栈顶的 index, 初始值为-1*/
private int top = -1;
public ArrayStack(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[maxSize];
}
/** 栈满*/
public boolean isFull() {
return top == maxSize - 1;
}
/** 栈空*/
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
/** 入/压栈*/
public void push(int value) {
if (isFull()) {
System.out.println("入栈失败, 栈已满!");
return;
}
top++;
stack[top] = value;
}
/** 出/弹栈*/
public int pop() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("出栈失败, 没有数据!");
}
int value = stack[top];
top--;
return value;
}
/** 从栈顶开始打印所有内容*/
public void list() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("打印失败, 没有数据!");
return;
}
for (int i = top; i >= 0; i--) {
System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
}
}
}
public class ArrayStackApp {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("push(添加数据到栈顶)");
System.out.println("pop(从栈取数据)");
System.out.println("show(打印栈所有内容)");
System.out.println("exit(退出程序)");
/** 创建数组栈实例*/
ArrayStack stack = new ArrayStack(3);
String command;
boolean loop = true;
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (loop) {
System.out.println("请输入命令!");
command = scanner.next();
switch (command) {
case "show":
stack.list();
break;
case "push":
System.out.println("请输入数值!");
int value = scanner.nextInt();
stack.push(value);
break;
case "pop":
try {
int result = stack.pop();
System.out.printf("数据 %d已出栈!\n", result);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case "exit":
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序结束!");
}
}
通过单向链表实现
/** 定义节点*/
class Node {
int no;
Node next;
/** 创建一个新的节点, 同时 next指向, 之前的栈顶节点*/
public Node(int no, Node next){
this.no = no;
this.next = next;
}
public int getNo() {
return no;
}
}
/** 定义不带头的单向链表栈*/
class ListStack {
/** 栈大小*/
int size;
/** 栈内有效节点个数*/
int count;
/** 栈顶节点*/
Node currentNode;
public ListStack(int size) {
this.size = size;
this.count = 0;
this.currentNode = null;
}
/** 栈满*/
public boolean isFull() {
return count == size ? true: false;
}
/** 栈空*/
public boolean isEmpty() {
return count == 0 ? true: false;
}
/** 入/压栈*/
public void push(int value) {
if (isFull()) {
System.out.println("入栈失败, 栈已满!");
return;
}
/** 新建节点, 再将它设为栈顶节点, 此节点的 next是引用了, 之前的栈顶节点*/
currentNode = new Node(value, currentNode);
/** 递增有效节点个数*/
count++;
}
/** 出/弹栈*/
public int pop() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("出栈失败, 没有数据!");
}
int no = currentNode.getNo();
/** 将当前下一个节点覆盖当前节点*/
currentNode = currentNode.next;
/** 递减有效节点个数*/
count--;
return no;
}
/** 打印栈顶的节点内容*/
public void peak(){
if (isEmpty()) {
System.out.println("打印失败, 没有数据!");
return;
}
System.out.println(currentNode.getNo());
}
/** 打印栈的所有节点内容*/
public void show(){
if (isEmpty()) {
System.out.println("打印失败, 没有数据!");
return;
}
Node temp = currentNode;
int i = count;
while (true) {
if (temp == null) {
return;
}
System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, temp.getNo());
i--;
temp = temp.next;
}
}
}
public class SingleLinkedListStackApp {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("push(添加数据到栈顶)");
System.out.println("pop(从栈取数据)");
System.out.println("peak(打印栈顶的节点内容)");
System.out.println("show(打印栈的所有节点内容)");
System.out.println("exit(退出程序)");
/** 创建链表栈实例*/
ListStack stack = new ListStack(3);
String command;
boolean loop = true;
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (loop) {
System.out.println("请输入命令!");
command = scanner.next();
switch (command) {
case "push":
System.out.println("请输入数值!");
int value = scanner.nextInt();
stack.push(value);
break;
case "pop":
try {
int result = stack.pop();
System.out.printf("数据 %d已出栈!\n", result);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case "peak":
stack.peak();
break;
case "show":
stack.show();
break;
case "exit":
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序结束!");
}
}
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