1:栈的基本概念
栈（英语：stack）又称为堆栈或堆叠，栈作为一种数据结构，是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。它按照先进后出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来）。栈具有记忆作用，对栈的插入与删除操作中，不需要改变栈底指针。
栈是允许在同一端进行插入和删除操作的特殊线性表。允许进行插入和删除操作的一端称为栈顶(top)，另一端为栈底(bottom)；栈底固定，而栈顶浮动；栈中元素个数为零时称为空栈。插入一般称为进栈（PUSH），删除则称为退栈（POP）。
由于堆叠数据结构只允许在一端进行操作，因而按照后进先出（LIFO, Last In First Out）的原理运作。栈也称为后进先出表。
这里以羽毛球筒为例，羽毛球筒就是一个栈，刚开始羽毛球筒是空的，也就是空栈，然后我们一个一个放入羽毛球，也就是一个一个push进栈，当我们需要使用羽毛球的时候，从筒里面拿，也就是pop出栈，但是第一个拿到的羽毛球是我们最后放进去的。
public
class
MyStack {
private
int
[] array;
private
int
maxSize;
private
int
top;
public
MyStack(
int
size){
this
.maxSize = size;
array =
new
int
[size];
top = -
1
;
}
//压入数据
public
void
push(
int
value){
if
(top < maxSize-
1
){
array[++top] = value;
}
}
//弹出栈顶数据
public
int
pop(){
return
array[top--];
}
//访问栈顶数据
public
int
peek(){
return
array[top];
}
//判断栈是否为空
public
boolean
isEmpty(){
return
(top == -
1
);
}
//判断栈是否满了
public
boolean
isFull(){
return
(top == maxSize-
1
);
}
}
测试：
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package
com.ys.test;
import
com.ys.datastructure.MyStack;
public
class
MyStackTest {
public
static
void
main(String[] args) {
MyStack stack =
new
MyStack(
3
);
stack.push(
1
);
stack.push(
2
);
stack.push(
3
);
System.out.println(stack.peek());
while
(!stack.isEmpty()){
System.out.println(stack.pop());
}
}
}
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结果：
这个栈是用数组实现的，内部定义了一个数组，一个表示最大容量的值以及一个指向栈顶元素的top变量。构造方法根据参数规定的容量创建一个新栈，push()方法是向栈中压入元素，指向栈顶的变量top加一，使它指向原顶端数据项上面的一个位置，并在这个位置上存储一个数据。pop()方法返回top变量指向的元素，然后将top变量减一，便移除了数据项。要知道 top 变量指向的始终是栈顶的元素。
产生的问题：
①、上面栈的实现初始化容量之后，后面是不能进行扩容的（虽然栈不是用来存储大量数据的），如果说后期数据量超过初始容量之后怎么办？（自动扩容）
②、我们是用数组实现栈，在定义数组类型的时候，也就规定了存储在栈中的数据类型，那么同一个栈能不能存储不同类型的数据呢？（声明为Object）
③、栈需要初始化容量，而且数组实现的栈元素都是连续存储的，那么能不能不初始化容量呢？（改为由链表实现）
3：增强功能版栈
对于上面出现的问题，第一个能自动扩容，第二个能存储各种不同类型的数据，解决办法如下：（第三个在讲链表的时候在介绍）
这个模拟的栈在JDK源码中，大家可以参考 Stack 类的实现。
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package
com.ys.datastructure;
import
java.util.Arrays;
import
java.util.EmptyStackException;
public
class
ArrayStack {
//存储元素的数组,声明为Object类型能存储任意类型的数据
private
Object[] elementData;
//指向栈顶的指针
private
int
top;
//栈的总容量
private
int
size;
//默认构造一个容量为10的栈
public
ArrayStack(){
this
.elementData =
new
Object[
10
];
this
.top = -
1
;
this
.size =
10
;
}
public
ArrayStack(
int
initialCapacity){
if
(initialCapacity <
0
){
throw
new
IllegalArgumentException(
"栈初始容量不能小于0: "
+initialCapacity);
}
this
.elementData =
new
Object[initialCapacity];
this
.top = -
1
;
this
.size = initialCapacity;
}
//压入元素
public
Object push(Object item){
//是否需要扩容
isGrow(top+
1
);
elementData[++top] = item;
return
item;
}
//弹出栈顶元素
public
Object pop(){
Object obj = peek();
remove(top);
return
obj;
}
//获取栈顶元素
public
Object peek(){
if
(top == -
1
){
throw
new
EmptyStackException();
}
return
elementData[top];
}
//判断栈是否为空
public
boolean
isEmpty(){
return
(top == -
1
);
}
//删除栈顶元素
public
void
remove(
int
top){
//栈顶元素置为null
elementData[top] =
null
;
this
.top--;
}
/**
* 是否需要扩容，如果需要，则扩大一倍并返回true，不需要则返回false
* @param minCapacity
* @return
*/
public
boolean
isGrow(
int
minCapacity){
int
oldCapacity = size;
//如果当前元素压入栈之后总容量大于前面定义的容量，则需要扩容
if
(minCapacity >= oldCapacity){
//定义扩大之后栈的总容量
int
newCapacity =
0
;
//栈容量扩大两倍(左移一位)看是否超过int类型所表示的最大范围
if
((oldCapacity<<
1
) - Integer.MAX_VALUE >
0
){
newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
}
else
{
newCapacity = (oldCapacity<<
1
);
//左移一位，相当于*2
}
this
.size = newCapacity;
int
[] newArray =
new
int
[size];
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
return
true
;
}
else
{
return
false
;
}
}
}
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//测试自定义栈类 ArrayStack
//创建容量为3的栈，然后添加4个元素，3个int，1个String.
@Test
public
void
testArrayStack(){
ArrayStack stack =
new
ArrayStack(
3
);
stack.push(
1
);
//System.out.println(stack.peek());
stack.push(
2
);
stack.push(
3
);
stack.push(
"abc"
);
System.out.println(stack.peek());
stack.pop();
stack.pop();
stack.pop();
System.out.println(stack.peek());
}
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结果：
