数据结构与算法（三）栈——顺序存储结构

栈

说到栈，学了面向对象就很了解，面向对象说过的主函数进栈，构造函数进栈、构造函数弹栈，都是在对栈的操作，比如我们主函数先进栈，构造函数再 进栈，我们无法先将主函数弹栈，只能等构造函数弹栈后，再操作。由此就可以得到栈的定义：栈是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。

栈这种后进先出数据结构的应用是非常普遍的，例如子弹夹，最后进入弹夹的子弹总是最先射出去。

我们把允许插入和删除的一端称为栈顶（top），另一端称为栈底（bottom），栈又被称为后进先出的线性表，也就是说栈元素有线性关系，只不过它是一种特殊的线性表而已。定义中说是在线性表的表尾进行插入和删除操作，这里的表尾是指栈顶，而不是栈底。

栈的插入操作，叫作进栈，也称为压栈，入栈。类似子弹入弹夹。

栈的删除操作，叫作出栈，也叫作弹栈，如同弹夹中的子弹出来。

栈的抽象数据类型我们定义为接口Stack，用Java语言实现，基本内容如下：（其中的方法都是抽象的，有public abstract，这里我们省略了）

package DS01.动态数组;
/*
线性表的一种特殊情况 栈
ArrayList当做ArrayStack的成员变量
 */
public interface Stack<E> extends Iterable<E>{
    //获取栈的元素的个数
    int getSize();

    //判断栈是否为空
    boolean isEmpty();

    //将元素e进栈
    void push(E e);

    //弹栈一个元素并返回
    E pop();

    //查看当前栈顶元素
    E peek();

    //清空栈
    void clear();
}

接下来写顺序栈ArrayStack，让它实现接口Stack，顺序栈内部是由顺序表实现的，之前我写了顺序表ArrayList，只需要创建ArrayList对象list，重复的方法直接调用list的方法实现。

import java.util.Iterator;
/*
顺序栈内部是有顺序表实现的
ArrayStack
    ArrayList
 */
public class ArrayStack<E> implements Stack<E> {
    private ArrayList<E> list;
    //创建一个默认大小的栈
    public ArrayStack(){
        //创建顺序表对象list
        list = new ArrayList<>();
    }
    //创建一个容量由用户指定的顺序栈
    public ArrayStack(int capacity){
        list = new ArrayList<>(capacity);
    }

    //获取有效元素个数这个方法，顺序表中有，直接调用
    @Override
    public int getSize() {
        return list.getSize();
    }
    
    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return list.isEmpty();
    }
    
    @Override
    public void push(E e) {
        //进栈从表尾进，调用addLast
        list.addLast(e);
    }

    @Override
    public E pop() {
        //出栈元素从表尾出，调用removeLast
        return list.removeLast();
    }

    //查看当前栈顶
    @Override
    public E peek() {
        return list.getLast();
    }

    @Override
    public void clear() {
        //清空栈和清空顺序表一样，直接调用
        list.clear();
    }

    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        //迭代器也是直接调用
        return list.iterator();
    }
    //顺序栈的toString方法，重新写 
    public String toString(){
        //创建StringBuilder对象，不需要额外创字符串，在原来的上加字符
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(String.format("ArrayStrck: %d/%d\n",getSize(),list.getCapacity()));
        //用数组的形式输出
        sb.append('[');
        if(isEmpty()){  //若为空，打印 []
            sb.append(']');
        }else{
            for(int i=0;i<getSize();i++){
                //在原来上加字符
                sb.append(list.get(i));
                if(i==list.getSize()-1){    
                    sb.append(']'); //遍历到最后一个元素打印']'
                }else{
                    sb.append(','); //不然在每个元素中间打','
                }
            }
        }
        //调用对象的tostring方法返回对象
        return sb.toString();
    }
}

写完顺序栈的基本方法，可以写一个测试类测试一下各个方法的正确性。