Java堆栈、顺序栈、链栈的实现

「这是我参与11月更文挑战的第26天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战」

Java堆栈的实现

以下实例演示了用户如何通过创建用于插入元素的自定义函数 push() 方法和用于弹出元素的 pop() 方法来实现栈：

public class MyStack {
   private int maxSize;
   private long[] stackArray;
   private int top;
   public MyStack(int s) {
      maxSize = s;
      stackArray = new long[maxSize];
      top = -1;
   }
   public void push(long j) {
      stackArray[++top] = j;
   }
   public long pop() {
      return stackArray[top--];
   }
   public long peek() {
      return stackArray[top];
   }
   public boolean isEmpty() {
      return (top == -1);
   }
   public boolean isFull() {
      return (top == maxSize - 1);
   }
   public static void main(String[] args) {
      MyStack theStack = new MyStack(10); 
      theStack.push(10);
      theStack.push(20);
      theStack.push(30);
      theStack.push(40);
      theStack.push(50);
      while (!theStack.isEmpty()) {
         long value = theStack.pop();
         System.out.print(value);
         System.out.print(" ");
      }
      System.out.println("");
   }
}
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以上代码运行输出结果为：

50 40 30 20 10 
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顺序栈的实现

顺序栈可以通过数组存储堆栈的元素

堆栈的操作都 在栈顶完成, 选择数组中索引值较大的一端作为栈顶

/**
 * 堆栈的顺序实现
 * @author 老崔
 */
public class MyArrayStack implements MyStack {
	private Object[] elements;		//定义数组保存堆栈的元素
	private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16; 	//堆栈的默认容量
	private int top; 			//栈顶指针

	//在无参构造中,对数组默认初始化
	public MyArrayStack() {
		elements = new Object[DEFAULT_CAPACITY];
	}
	//在构造方法中,指定堆栈的初始化大小
	public MyArrayStack(int initialCapacity) {
		elements = new Object[initialCapacity];
	}

	// 返回元素的个数
	@Override
	public int getSize() {
		return top;
	}

	// 判断堆栈是否为空
	@Override
	public boolean isEmpty() {
		return top <= 0;
	}

	//入栈/压栈
	@Override
	public void push(Object e) {
		//判断堆栈是否已满 ,如果堆栈已满 , 数组需要扩容
		if ( top >= elements.length ) {
			//定义一个更大的数组, 默认按2倍大小扩容
			Object[] newData = new Object[elements.length * 2];
			//把原来的数组的内容复制到大的数组中
			for( int i = 0 ;  i<elements.length; i++) {
				newData[i] = elements[i];
			}
			//让原来的数组名指向新的数组
			elements = newData;
		}
		
		//把元素存储到栈顶指针指向的位置
		elements[top] = e;
		//栈顶指针上移
		top++;
	}

	// 出栈
	@Override
	public Object pop() {
		//判断堆栈是否为空
		if (top <= 0 ) {
			throw new StackOverflowError("栈已空");
		}
		
		top--; 		//栈顶指针下移
		return elements[top];
	}

	// 返回栈顶元素, 不删除
	@Override
	public Object peek() {
		// 判断堆栈是否为空
		if (top <= 0) {
			throw new StackOverflowError("栈已空");
		}
		return elements[top-1];
	}

	@Override
	public String toString() {
		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		sb.append("[");
		// 从栈顶到栈底的顺序添加各个元素
		for( int i = top-1 ; i>=0; i--) {
			sb.append(elements[i]);
			//元素之间使用逗号分隔
			if ( i > 0 ) {
				sb.append(",");
			}
		}
		sb.append("]");
		return sb.toString();
	}
}
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链栈的实现

使用链表作为栈的存储结构, 有时也称为链栈;

栈只允许在线性表的一端进行操作, 可以选择链表的头部作为栈顶;

不管是入栈/出栈都在链表的首结点上进行。

/**
 * 栈的链式存储
 * @author 北京动力节点老崔
 */
public class MyLinkStack implements MyStack {
	private Node top; 			//存储栈顶的引用
	private int size; 			//保存堆栈中元素的个数
	
	// 返回堆栈元素的个数
	@Override
	public int getSize() {
		return size;
	}

	// 判断堆栈是否为空
	@Override
	public boolean isEmpty() {
		return size == 0;
	}

	// 入栈操作
	@Override
	public void push(Object e) {
		//根据元素生成结点,插入到链表的头部
		Node pNode = new Node(e, top);
		//修改top栈顶指针指向新的结点
		top = pNode;
		size++;
	}

	// 出栈
	@Override
	public Object pop() {
		//先判断堆栈是否为空
		if (size < 1 ) {
			throw new StackOverflowError("栈已空");
		}
		Object oldData = top.data; 		//保存原来栈顶元素
		top = top.next; 		//栈顶指针后移
		size--;
		return oldData;
	}

	// 返回栈顶元素
	@Override
	public Object peek() {
		// 先判断堆栈是否为空
		if (size < 1) {
			throw new StackOverflowError("栈已空");
		}
		return top.data;
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		// 把链表中各个结点的数据给返回
		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		sb.append("[");
		for( Node pNode = top; pNode!=null; pNode= pNode.next) {
			sb.append(pNode.data);
			//数据元素之间使用逗号分隔
			if ( pNode.next != null) {
				sb.append(",");
			}
		}
		sb.append("]");
		return sb.toString();
	}

	//定义一个内部类,描述 链表中的结点
	private class Node{
		Object data; 		//存储数据
		Node next;			//存储下个结点的引用
		public Node(Object data, Node next) {
			super();
			this.data = data;
			this.next = next;
		}
		
	}
}
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