栈的定义
栈的英文为(stack)
栈是一个先入后出(FILO-First In Last Out)的有序列表。
栈(stack)是限制线性表中元素的插入和删除只能在线性表的同一端进行的一种特殊线性表。允许插入和删除的一端，为变化的一端，称为栈顶(Top)，另一端为固定的一端，称为栈底(Bottom)。
根据栈的定义可知，最先放入栈中元素在栈底，最后放入的元素在栈顶，而删除元素刚好相反，最后放入的元素最先删除，最先放入的元素最后删除
栈的特性：后进先出
栈的应用场景：
- 子程序的调用：在跳往子程序前，会先将下个指令的地址存到堆栈中，直到子程序执行完后再将地址取出，以回到原来的程序中。
- 处理递归调用：和子程序的调用类似，只是除了储存下一个指令的地址外，也将参数、区域变量等数据存入堆栈中。
- 表达式的转换[中缀表达式转后缀表达式]与求值(实际解决)。
- 二叉树的遍历。
- 图形的深度优先(depth一first)搜索法。
数组模拟栈的实现
栈的操作
1.makeNull ( ) 清空栈的元素
2.top ( ) 获取栈顶元素，注意，这里不弹栈
3. pop ( ) 出栈
4. push ( ) 入栈
5. isEmpty ( ) 栈空
6. isFull() 栈满
代码实现：
import java.util.Scanner;
/**
* @anthor longzx
* @create 2021 01 24 0:25
* @Description
**/
public class ArrayStackDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试一下ArrayStack 是否正确
//先创建一个ArrayStack对象->表示栈
ArrayStack stack = new ArrayStack(4);
String key = "";
boolean loop = true; //控制是否退出菜单
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while(loop) {
System.out.println("show: 表示显示栈");
System.out.println("exit: 退出程序");
System.out.println("push: 表示添加数据到栈(入栈)");
System.out.println("pop: 表示从栈取出数据(出栈)");
System.out.println("请输入你的选择");
key = scanner.next();
switch (key) {
case "show":
stack.list();
break;
case "push":
System.out.println("请输入一个数");
int value = scanner.nextInt();
stack.push(value);
break;
case "pop":
try {
int res = stack.pop();
System.out.printf("出栈的数据是 %d\n", res);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case "exit":
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~~");
}
}
//定义一个 ArrayStack 表示栈
class ArrayStack {
private int maxSize; // 栈的大小
private int[] stack; // 数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
private int top = -1;// top表示栈顶，初始化为-1
//构造器
public ArrayStack(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[this.maxSize];
}
//栈满
public boolean isFull() {
return top == maxSize - 1;
}
//栈空
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
//入栈-push
public void push(int value) {
//先判断栈是否满
if(isFull()) {
System.out.println("栈满");
return;
}
top++;
stack[top] = value;
}
//出栈-pop, 将栈顶的数据返回
public int pop() {
//先判断栈是否空
if(isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
}
int value = stack[top];
top--;
return value;
}
//获取栈顶元素，注意，这里不弹栈
public int top(){
//先判断栈是否空
if(isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
}
return stack[top];
}
//清空栈的元素
public void makeNull(){
//先判断栈是否空
if(isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
}
top=-1;
}
//显示栈的情况[遍历栈]， 遍历时，需要从栈顶开始显示数据
public void list() {
if(isEmpty()) {
System.out.println("栈空，没有数据~~");
return;
}
//需要从栈顶开始显示数据
for(int i = top; i >= 0 ; i--) {
System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
}
}
}
单向链表模拟栈的实现
使用链表的头插法实现，即每次插入数据到链表的头部
import java.util.Scanner;
/**
* @anthor longzx
* @create 2021 01 24 0:55
* @Description
**/
public class LinkedStackDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试一下ArrayStack 是否正确
//先创建一个ArrayStack对象->表示栈
LinkedStack stack = new LinkedStack(4);
String key = "";
boolean loop = true; //控制是否退出菜单
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while(loop) {
System.out.println("show: 表示显示栈");
System.out.println("exit: 退出程序");
System.out.println("push: 表示添加数据到栈(入栈)");
System.out.println("pop: 表示从栈取出数据(出栈)");
System.out.println("请输入你的选择");
key = scanner.next();
switch (key) {
case "show":
stack.list();
break;
case "push":
System.out.println("请输入一个数");
int value = scanner.nextInt();
stack.push(value);
break;
case "pop":
try {
int res = stack.pop();
System.out.printf("出栈的数据是 %d\n", res);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case "exit":
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~~");
}
}
class LinkedStack{
private int maxSize; // 栈的大小
private StackNode stack=null; // 数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
private int length = 0;// 表示栈中已有数据的长度
public int getMaxSize() {
return maxSize; }
public void setMaxSize(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize; }
public StackNode getStack() {
return stack; }
public void setStack(StackNode stack) {
this.stack = stack; }
public int getLength() {
return length; }
public void setLength(int length) {
this.length = length; }
public LinkedStack(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize; }
public boolean isFull(){
return length==maxSize;
}
public boolean isEmpty(){
return length == 0;
}
public void push(int value){
//先判断栈是否满
if(isFull()) {
System.out.println("栈满");
return;
}
StackNode temp = new StackNode(value);
if(isEmpty()){
//如果栈为空，则新插入的节点置成栈顶
stack = temp;
}else {
//新插入节点插入到 链表的头部
StackNode node = stack;
temp.setNext(stack);
stack = temp;//新插入的节点置成栈顶
}
length++;//栈的长度加一
}
//出栈-pop, 将栈顶的数据返回
public int pop() {
//先判断栈是否空
if(isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
}
int value = stack.getVal();
stack = stack.getNext();//链表后移
length--;//长度减一
return value;
}
//显示栈的情况[遍历栈]， 遍历时，需要从栈顶开始显示数据
public void list() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("栈空，没有数据~~");
return;
}
StackNode temp = stack;
//需要从栈顶开始显示数据
for(int i = length; i > 0 ; i--) {
System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, temp.getVal());
temp = temp.getNext();
}
}
}
class StackNode{
private int val;
private StackNode next;
public StackNode(int val) {
this.val = val; }
public int getVal() {
return val; }
public void setVal(int val) {
this.val = val; }
public StackNode getNext() {
return next; }
public void setNext(StackNode next) {
this.next = next; }
}