数据结构与算法——栈

1. 概述

今天来看看栈这种线性数据结构，非常的基础，我举个例子你就能明白了。比如你桌子上堆放的一摞文件，最先放的在最下面，拿的时候也是最后拿，最后放的在最上面，拿的时候也先拿到。这种满足了 先进后出，后进先出 特点的数据结构，就叫做栈。
在这里插入图片描述
相信结合上图你能够看到，栈这种数据结构，插入和删除的操作都被局限在了栈的一端，插入数据叫做入栈，删除数据叫做出栈。

2. 栈的实现

栈有两种实现方式，一是使用数组，这种实现叫做顺序栈，二是使用链表，叫做链式栈。下面是其实现的代码：

顺序栈的代码实现

public class ArrayStack {
	
	private String[] items;//储存数据的数组
	private int size;//栈中数据个数
	
	public ArrayStack(int capacity) {
		this.items = new String[capacity];
		this.size = 0;
	}
	
	public ArrayStack() {
		this(10);
	}
	
	//入栈
	public boolean push(String value) {
		//如果栈已满，则扩容数组
		if(size == items.length) resize(items.length * 2);
		
		items[size ++] = value;
		return true;
	}
	
	//出栈
	public String pop() {
		if(size == 0) return null;
		
		return items[-- size];
	}
	
	//获取栈顶元素
	public String peek() {
		if(size == 0) return null;
		return items[size - 1];
	}

	//重新设置数组大小，用于扩容
	private void resize(int newSize) {
		String[] temp = new String[newSize];
		for (int i = 0; i < items.length; i++) {
			temp[i] = items[i];
		}
		items = temp;
	}
}

链式栈的代码实现

public class LinkedListStack {

	private Node head = null;//栈顶元素
	private int size = 0;//栈中元素个数
	
	//入栈
	public boolean push(String value) {
		Node node = new Node(value);
		if(head == null) {
			head = node;
			this.size ++;
			return true;
		}
		
		node.next = head;
		head = node;
		this.size ++;
		return true;
	}
	
	//出栈
	public String pop() {
		if(head == null) return null;
		
		String result = head.data;
		head = head.next;
		this.size --;
		return result;
	}
	
	//获取栈顶元素
	public String peek() {
		if(head == null) return null;
		return head.getData();
	}
	
	//判断栈是否为空
	public boolean isEmpty() {
		return this.head == null;
	}
	
	//栈中元素的个数
	public int size() {
		return this.size;
	}
	
	//清空栈
	public void clear() {
		this.head = null;
		this.size = 0;
	}
	
	//打印栈中所有的元素
	public void print() {
		Node pNode = head;
		while(pNode != null) {
			System.out.print(pNode.getData() + "  ");
			pNode = pNode.next;
		}
		
		System.out.println();
	}
	
	//定义栈的节点
	public static class Node{
		private String data;
		private Node next;
		public Node(String data) {
			this.data = data;
			this.next = null;
		}
		
		public String getData() {
			return data;
		}
	}
}

3. 栈练习

下面思考一个练习题：如何使用栈来实现浏览器的前进和后退功能？我们在使用浏览器的时候，会新打开一个网页，如果连续打开了多个网页，我们可以后退，也可以前进，如果这时候又新打开了一个网页，那就不能在新页面中前进了。使用栈，我们可以轻松实现这个功能。

浏览器的前进后退功能代码实现

public class BrowserForwardAndBack {
	
	private LinkedListStack forward;
	private LinkedListStack back;
	
	public BrowserForwardAndBack() {
		this.forward = new LinkedListStack();
		this.back = new LinkedListStack();
	}

	//新打开一个页面
	public void open(String url) {
		//将其保存到前进的栈中
		this.forward.push(url);
		//如果后退的栈不为空，则清空后退的栈
		if(!back.isEmpty()) back.clear();
		
		System.out.println("新打开一个页面，url = " + url);
	}
	
	//前进，从back中取出内容到forward中
	public void goForward() {
		if(this.back.isEmpty()) {
			System.out.println("前面没有页面！");
			return;
		}
		
		this.forward.push(this.back.pop());
		System.out.println("前进一个页面，当前页面为：" + this.forward.peek());
	}
	
	//后退，从forward中取出内容到back中
	public void goBack() {
		if(this.forward.size() <= 1) {
			System.out.println("后面没有页面！");
			return;
		}
		
		this.back.push(this.forward.pop());
		System.out.println("后退一个页面，当前页面为：" + this.forward.peek());
	}
}

数据结构与算法——栈

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