浏览器前进后退功能的简单实现
这是我参与11月更文挑战的第4天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战
笔者最近在学习《数据结构与算法之美》，正好借着这个机会边练习边记录一下自己学习的知识点。不啰嗦，直接开始。
假设我们依次浏览了页面 A、页面 B、页面 C 和 页面D，当我们在页面 D 点击浏览器的后退按钮时，浏览器会返回放上一次浏览的页面 C，此时再点击前进按钮则会返回到页面 D。这就是浏览器的前进和后退功能，让我们能够随意的返回前一个页面和后一个页面，那么这个功能是如何实现的呢？这里我们先按下不表，先看看栈这种数据结构。
一、什么是栈
- 栈也是线性数据结构
- 栈是一种操作受限的线性表，只允许在一端对数据进行操作。
- 正因为只能在一端进行操作，也造就了栈具有的后进先出的特点，也即后加入的数据，先被移除出去。就像是餐厅叠在一起的盘子，新洗好的盘子每次放都会放在最上面，取时也会从最上面取。
二、栈的简单实现
栈有两种实现方式，使用数组实现的栈叫顺序栈，使用链表实现则叫链式栈。栈添加数据操作叫入栈，取出数据的操作叫出栈。
2.1 顺序栈实现思路及代码
使用数组实现栈，因为只能在一端进行操作，这里我们选择在数组的后端进行操作。因为后端加入和移除数据都不会进行数据搬移的操作，也更好保持数据在数组中的有序性。入栈只需要将 size++ ，出栈 size-- 即可。可能有人会问，数组大小是固定的，当数组满了在入栈怎么办？有两个简单的处理方式，一个是使用动态扩容的数组，二是数组满了再入栈提示入栈失败即可。
ok，下面是具体的实现代码：
/**
* @author xuls
* @date 2021/11/17 20:30
* 数组实现栈
*/
public class ArrayStack <T>{
private Object[] dataArray;
private int size;
public ArrayStack(int capacity) {
dataArray = new Object[capacity];
size = 0;
}
//入栈
public boolean push(T data){
if (size == dataArray.length){
//数组满了，入栈失败
return false;
}
//也可以写 dataArray[size++] = data;
dataArray[size] = data;
size ++ ;
return true;
}
//出栈
public T pop(){
if (isEmpty()){
throw new IndexOutOfBoundsException("stack is Empty");
}
//也可以写成 dataArray[size--]
Object result = dataArray[size - 1];
size--;
return (T) result;
}
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
}
复制代码2.2 链式栈实现思路及代码
链表实现栈思路也很简单，入栈只需要将新数据插入到链表头部，出栈也移除链表头部的数据即可，无需考虑扩容的问题。
下面是具体实现代码：
/**
* @author xuls
* @date 2021/11/17 20:47
* 链表实现栈
*/
public class LinkedListStack <T>{
private Node<T> headNode;
private int size;
public LinkedListStack() {
size = 0;
}
//入栈
public void push(T data){
Node<T> tNode = new Node<>(data, null);
if (headNode != null){
tNode.next = headNode;
}
this.headNode = tNode;
size ++ ;
}
//出栈
public T pop(){
if (isEmpty()){
throw new IndexOutOfBoundsException("stack is empty");
}
T data = headNode.data;
headNode = headNode.next;
size--;
return data;
}
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
public void clear(){
headNode = null;
size=0;
}
private static class Node<T>{
private T data;
private Node<T> next;
public Node(T data, Node<T> next) {
this.data = data;
this.next = next;
}
}
}
复制代码三、浏览器前进后退简单实现
有了上面对栈这种数据结构的介绍，你可能已经想到了如何去实现一个简单的浏览器前进后退功能了。没错，我们可以使用两个栈，一个是前进栈，一个是后退栈。
例如，还是依次访问页面 A、页面 B、页面 C 和页面 D。
当我们从页面 A 到页面 B 时，就将页面 A 的网址在后退栈入栈，页面 B 到页面 C 时，将页面 B 的网址在后退栈入栈。页面 C 到页面 D 也是如此。
好了，这时如果从页面 D 回退到页面 C ，只需要将页面 D 在前进栈入栈，后退栈进行出栈就能拿到页面 C 的访问地址。从页面 C 前进到页面 D，也是一样将页面 C 的网址在后退栈入栈，同时前进栈进行出栈操作就能拿到页面 D 的网址了。
但如果返回到页面 C 时，再打开一个新的页面 E，此时就无法进行前进操作了，也因此需要对前进栈里的数据进行清空。这样就实现了一个简单的前进后退功能。
下面是用链式栈实现的具体代码：
/**
* @author xuls
* @date 2021/11/17 21:21
*/
public class CustomBrowser {
private String currentUrl;
private LinkedListStack<String> backStack;
private LinkedListStack<String> forwardStack;
public CustomBrowser() {
backStack = new LinkedListStack<>();
forwardStack = new LinkedListStack<>();
}
public void open(String url){
if (this.currentUrl != null){
backStack.push(this.currentUrl);
//打开新页面时，需要清空前进栈的内容
forwardStack.clear();
}
this.currentUrl = url;
System.out.println("open "+currentUrl);
}
public void back(){
if (!backStack.isEmpty()){
forwardStack.push(this.currentUrl);
this.currentUrl = backStack.pop();
System.out.println("back " + this.currentUrl);
}
}
public void forward(){
if (!forwardStack.isEmpty()){
backStack.push(this.currentUrl);
this.currentUrl = forwardStack.pop();
System.out.println("forward "+ this.currentUrl);
}
}
public String getCurrentUrl(){
return currentUrl;
}
public static void main(String[] args) {
CustomBrowser browser = new CustomBrowser();
browser.open("http://www.baidu1.com");
browser.open("http://www.baidu2.com");
browser.open("http://www.baidu3.com");
browser.back();
browser.back();
browser.forward();
browser.open("http://www.qq.com");
browser.forward();
browser.back();
browser.back();
browser.back();
browser.back();
browser.back();
browser.back();
System.out.println(browser.getCurrentUrl());
}
}
复制代码四、总结
- 栈是一种受限的线性数据结构，只能在一端进行操作，也造成了后进先出的特点（重点，复习三遍）。
- 栈的两种类型，顺序栈和链式栈。
- 受限并不意味不易使用，相反特殊的场景更能发挥栈的威力，除了浏览器的前进后退之外，还有括号匹配、表达式求值或者是迷宫问题等等，这就需要我们能将具体的问题的特点抽象出来了。
传送门：
XDM ，天冷了除了保暖也要多运动哦，动动小手点赞评论吧！