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文章目录

一、线性表是什么?
二、顺序表
- 2.1 简单代码实现
- 2.2 测试
- 2.3 时间复杂度
- 2.4 顺序表的具体实现可查看ArrayList源码
三、链表
- 3.1 单向链表
- - 3.1.1 代码实现
  - 3.1.2 测试
- 3.2 双向链表
- - 3.2.1 代码实现
  - 3.2.2 测试
- 3.3 java中LinkedList实现
- 3.4 链表的复杂度分析
- 3.5 约瑟夫问题
四、栈
- 4.1 栈的代码实现
- 4.2 测试
- 4.3 括号匹配问题
五、队列
- 5.1 代码实现
- 5.2 测试

一、线性表是什么?

线性表是最基本、也是最常用的一种数据结构。一个线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。
在这里插入图片描述

前驱元素：若A元素在B元素的前面，则称A为B的前驱元素

后继元素：若B元素在A元素的后面，则称B为A的后继元素

线性表的特征： 数据元素之间具有一种“一对一”的逻辑关系。

第一个数据元素没有前驱，这个数据元素被称为头结点；
最后一个数据元素没有后继，这个数据元素被称为尾结点；
除了第一个和最后一个数据元素外，其他数据元素有且仅有一个前驱和一个后继。

线性表的分类：

线性表中数据存储的方式可以是顺序存储，也可以是链式存储，按照数据的存储方式不同，可以把线性表分为顺序表和链表。

二、顺序表

顺序表是一种线性数据结构，其中的元素按照一定的顺序存储在内存中，可以通过下标来访问每个元素。顺序表中的元素存储在一块连续的内存空间中，因此可以通过指针来访问每个元素。顺序表是一种简单的数据结构，常用于实现一些基本的算法，例如排序、查找等。

在这里插入图片描述

2.1 简单代码实现

注意点:

第一点
需要向外部提供遍历的方式，在java中，遍历集合的方式一般都是用的是foreach循环，如果想让我们的SequenceList也能支持foreach循环

让SequenceList实现Iterable接口，重写iterator方法；
在SequenceList内部提供一个内部类SIterator,实现Iterator接口，重写hasNext方法和next方法；

第二点
创建对象时就需要指定容器的大小，初始化指定大小的数组来存储元素，当我们插入元素时，如果已经插入了5个元素，还要继续插入数据，则会报错，就不能插入了。这种设计不符合容器的设计理念，因此我们在设计顺序表时，应该考虑它的容量的伸缩性。

添加元素时，应该检查当前数组的大小是否能容纳新的元素，如果不能容纳，则需要创建新的容量更大的数组，我们这里创建一个是原数组两倍容量的新数组存储元素。
移除元素时 应该检查当前数组的大小是否太大，比如正在用100个容量的数组存储10个元素，这样就会造成内存空间的浪费，应该创建一个容量更小的数组存储元素。如果我们发现数据元素的数量不足数组容量的1/4，则创建一个是原数组容量的1/2的新数组存储元素。

public class SequenceList<T> implements Iterable<T> {
    //存储元素的数组
    private T[] eles;
    //记录当前顺序表中的元素个数
    private int N;

    //构造方法
    public SequenceList(int capacity) {
        //初始化数组
        this.eles = (T[]) new Object[capacity];
        //初始化长度
        this.N = 0;
    }

    //将一个线性表置为空表
    public void clear() {
        this.N = 0;
    }

    //判断当前线性表是否为空表
    public boolean isEmpty() {
        return N == 0;
    }

    //获取线性表的长度
    public int length() {
        return N;
    }

    //获取指定位置的元素
    public T get(int i) {
        return eles[i];
    }

    //向线型表中添加元素t
    public void insert(T t) {
        if (N == eles.length) {
            resize(2 * eles.length);
        }

        eles[N++] = t;
    }

    //在i元素处插入元素t
    public void insert(int i, T t) {
        if (N == eles.length) {
            resize(2 * eles.length);
        }

        //先把i索引处的元素及其后面的元素依次向后移动一位
        for (int index = N; index > i; index--) {
            eles[index] = eles[index - 1];
        }
        //再把t元素放到i索引处即可
        eles[i] = t;

        //元素个数+1
        N++;
    }

    //删除指定位置i处的元素，并返回该元素
    public T remove(int i) {
        //记录索引i处的值
        T current = eles[i];
        //索引i后面元素依次向前移动一位即可
        for (int index = i; index < N - 1; index++) {
            eles[index] = eles[index + 1];
        }
        //元素个数-1
        N--;

        if (N < eles.length / 4) {
            resize(eles.length / 2);
        }

        return current;
    }


    //查找t元素第一次出现的位置
    public int indexOf(T t) {
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            if (eles[i].equals(t)) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //根据参数newSize，重置eles的大小
    public void resize(int newSize) {
        //定义一个临时数组，指向原数组
        T[] temp = eles;
        //创建新数组
        eles = (T[]) new Object[newSize];
        //把原数组的数据拷贝到新数组即可
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            eles[i] = temp[i];
        }
    }

	@Override
    public Iterator iterator() {
        return new SIterator();
    }

    private class SIterator implements Iterator{
        private int cur;
        public SIterator(){
            this.cur=0;
        }
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return cur<N;
        }

        @Override
        public T next() {
            return eles[cur++];
        }
    }
  
}

2.2 测试

public class SequenceListTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建顺序表对象
       SequenceList<String> sl = new SequenceList<>(5);
        //测试插入
        sl.insert("篮球");
        sl.insert("乒乓球");
        sl.insert("羽毛球");
        sl.insert(1, "排球");
        sl.insert("保龄球");
        sl.insert("拳击");

        for (String s : sl) {
            System.out.println(s);
        }

        System.out.println("------------------------------------------");

        //测试获取
        String getResult = sl.get(1);
        System.out.println("获取索引1处的结果为：" + getResult);
        //测试删除
        String removeResult = sl.remove(0);
        System.out.println("删除的元素是：" + removeResult);
        //测试清空
        sl.clear();
        System.out.println("清空后的线性表中的元素个数为:" + sl.length());
    }
}

在这里插入图片描述

2.3 时间复杂度

顺序表的时间复杂度取决于具体的操作。对于顺序表中的基本操作，例如插入、删除、查找等，其时间复杂度为O(1)。但是，如果需要在顺序表中进行大量的插入或删除操作，可能会导致整个顺序表的元素重新排列，此时时间复杂度将会变为O(n)。

2.4 顺序表的具体实现可查看ArrayList源码

java中ArrayList集合的底层也是一种顺序表，使用数组实现，同样提供了增删改查以及扩容等功能。

如果想看详细的顺序表实现,可查看ArrayList源码
在这里插入图片描述

三、链表

发现虽然顺序表的查询很快，时间复杂度为O(1),但是增删的效率是比较低的，因为每一次增删操作都伴随着大量的数据元素移动。我们可以使用另外一种存储结构实现线性表，链式存储结构。
链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，其物理结构不能只管的表示数据元素的逻辑顺序，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列的结点（链表中的每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。

3.1 单向链表

单向链表是链表的一种，它由多个结点组成，每个结点都由一个数据域和一个指针域组成，数据域用来存储数据，指针域用来指向其后继结点。链表的头结点的数据域不存储数据，指针域指向第一个真正存储数据的结点。
在这里插入图片描述

3.1.1 代码实现

public class LinkList<T> implements Iterable<T>{
    //记录头结点
    private Node head;
    //记录链表的长度
    private int N;



    //结点类
    private class Node {
        //存储数据
        T item;
        //下一个结点
        Node next;

        public Node(T item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
    }

    public LinkList() {
        //初始化头结点、
        this.head = new Node(null,null);
        //初始化元素个数
        this.N=0;
    }

    //清空链表
    public void clear() {
        head.next=null;
        this.N=0;
    }

    //获取链表的长度
    public int length() {
        return N;
    }


    //判断链表是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return N==0;
    }

    //获取指定位置i出的元素
    public T get(int i) {

        //通过循环,从头结点开始往后找，依次找i次，就可以找到对应的元素
        Node n = head.next;
        for(int index=0;index<i;index++){
            n=n.next;
        }

        return n.item;
    }

    //向链表中添加元素t
    public void insert(T t) {
        //找到当前最后一个结点

        Node n = head;
        while(n.next!=null){
            n=n.next;
        }


        //创建新结点，保存元素t
        Node newNode = new Node(t, null);
        //让当前最后一个结点指向新结点
        n.next=newNode;
        //元素的个数+1
        N++;
    }

    //向指定位置i出，添加元素t
    public void insert(int i, T t) {
        //找到i位置前一个结点
        Node pre = head;
        for(int index=0;index<=i-1;index++){
            pre=pre.next;
        }

        //找到i位置的结点
        Node curr = pre.next;
        //创建新结点，并且新结点需要指向原来i位置的结点
        //原来i位置的前一个节点指向新结点即可
        pre.next= new Node(t, curr);
        //元素的个数+1
        N++;
    }

    //删除指定位置i处的元素，并返回被删除的元素
    public T remove(int i) {
        //找到i位置的前一个节点
        Node pre = head;
        for(int index=0;index<=i-1;i++){
            pre=pre.next;
        }
        //要找到i位置的结点
        Node curr = pre.next;
        //找到i位置的下一个结点
        Node nextNode = curr.next;
        //前一个结点指向下一个结点
        pre.next=nextNode;
        //元素个数-1
        N--;
        return curr.item;
    }

    //查找元素t在链表中第一次出现的位置
    public int indexOf(T t) {
        //从头结点开始，依次找到每一个结点，取出item，和t比较，如果相同，就找到了
        Node n = head;
        for(int i=0;n.next!=null;i++){
            n=n.next;
            if (n.item.equals(t)){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }


    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new LIterator();
    }

    private class LIterator implements Iterator{
        private Node n;
        public LIterator(){
            this.n=head;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next!=null;
        }

        @Override
        public Object next() {
            n = n.next;
            return n.item;
        }
    }

    //用来反转整个链表
    public void reverse(){

        //判断当前链表是否为空链表，如果是空链表，则结束运行，如果不是，则调用重载的reverse方法完成反转
        if (isEmpty()){
            return;
        }

        reverse(head.next);
    }

    //反转指定的结点curr，并把反转后的结点返回
    public Node reverse(Node curr){
        if (curr.next==null){
            head.next=curr;
            return curr;
        }
        //递归的反转当前结点curr的下一个结点；返回值就是链表反转后，当前结点的上一个结点
        Node pre = reverse(curr.next);
        //让返回的结点的下一个结点变为当前结点curr；
        pre.next=curr;
        //把当前结点的下一个结点变为null
        curr.next=null;
        return curr;
    }


}

3.1.2 测试

public class LinkListTest {

    public static void main(String[] args) {
        //创建顺序表对象
        LinkList<String> sl = new LinkList<>();
        //测试插入
        sl.insert("篮球");
        sl.insert("乒乓球");
        sl.insert("羽毛球");
        sl.insert(1, "排球");
        sl.insert("保龄球");
        sl.insert("拳击");

        for (String s : sl) {
            System.out.println(s);
        }

        System.out.println("------------------------------------------");

        //测试获取
        String getResult = sl.get(1);
        System.out.println("获取索引1处的结果为："+getResult);
        //测试删除
        String removeResult = sl.remove(0);
        System.out.println("删除的元素是："+removeResult);
        //测试清空
        sl.clear();
        System.out.println("清空后的线性表中的元素个数为:"+sl.length());
    }
}

在这里插入图片描述

3.2 双向链表

双向链表也叫双向表，是链表的一种，它由多个结点组成，每个结点都由一个数据域和两个指针域组成，数据域用来存储数据，其中一个指针域用来指向其后继结点，另一个指针域用来指向前驱结点。链表的头结点的数据域不存储数据，指向前驱结点的指针域值为null，指向后继结点的指针域指向第一个真正存储数据的结点。

在这里插入图片描述

3.2.1 代码实现

public class TowWayLinkList<T> implements Iterable<T> {
    //首结点
    private Node head;
    //最后一个结点
    private Node last;

    //链表的长度
    private int N;



    //结点类
    private class Node{
        public Node(T item, Node pre, Node next) {
            this.item = item;
            this.pre = pre;
            this.next = next;
        }

        //存储数据
        public T item;
        //指向上一个结点
        public Node pre;
        //指向下一个结点
        public Node next;
    }

    public TowWayLinkList() {
       //初始化头结点和尾结点
        this.head = new Node(null,null,null);
        this.last=null;
        //初始化元素个数
        this.N=0;
    }

    //清空链表
    public void clear(){
        this.head.next=null;
        this.head.pre=null;
        this.head.item=null;
        this.last=null;
        this.N=0;
    }

    //获取链表长度
    public int length(){
        return N;
    }

    //判断链表是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return N==0;
    }

    //获取第一个元素
    public T getFirst(){
        if (isEmpty()){
            return null;
        }
        return head.next.item;
    }

    //获取最后一个元素
    public T getLast(){
        if (isEmpty()){
            return null;
        }
        return last.item;
    }

    //插入元素t
    public void insert(T t){

        if (isEmpty()){
            //如果链表为空：

            //创建新的结点
            Node newNode = new Node(t,head, null);
            //让新结点称为尾结点
            last=newNode;
            //让头结点指向尾结点
            head.next=last;
        }else {
            //如果链表不为空
            Node oldLast = last;

            //创建新的结点
            Node newNode = new Node(t, oldLast, null);

            //让当前的尾结点指向新结点
            oldLast.next=newNode;
            //让新结点称为尾结点
            last = newNode;
        }

        //元素个数+1
        N++;

    }

    //向指定位置i处插入元素t
    public void insert(int i,T t){
        //找到i位置的前一个结点
        Node pre = head;
        for(int index=0;index<i;index++){
            pre=pre.next;
        }
        //找到i位置的结点
        Node curr = pre.next;
        //创建新结点
        Node newNode = new Node(t, pre, curr);
        //让i位置的前一个结点的下一个结点变为新结点
        pre.next=newNode;
        //让i位置的前一个结点变为新结点
        curr.pre=newNode;
        //元素个数+1
        N++;
    }

    //获取指定位置i处的元素
    public T get(int i){
        Node n = head.next;
        for(int index=0;index<i;index++){
            n=n.next;
        }
        return n.item;
    }

    //找到元素t在链表中第一次出现的位置
    public int indexOf(T t){
        Node n = head;
        for(int i=0;n.next!=null;i++){
            n=n.next;
            if (n.next.equals(t)){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //删除位置i处的元素，并返回该元素
    public T remove(int i){
        //找到i位置的前一个结点
        Node pre = head;
        for(int index=0;index<i;index++){
            pre=pre.next;
        }
        //找到i位置的结点
        Node curr = pre.next;
        //找到i位置的下一个结点
        Node nextNode= curr.next;
        //让i位置的前一个结点的下一个结点变为i位置的下一个结点
        pre.next=nextNode;
        //让i位置的下一个结点的上一个结点变为i位置的前一个结点
        nextNode.pre=pre;
        //元素的个数-1
        N--;
        return curr.item;
    }

    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new TIterator();
    }

    private class TIterator implements Iterator{
        private Node n;
        public TIterator(){
            this.n=head;
        }
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next!=null;
        }

        @Override
        public Object next() {
            n=n.next;
            return n.item;
        }
    }

}

3.2.2 测试

public class TowWayLinkListTest {

    public static void main(String[] args) {
        //创建双向链表对象
        TowWayLinkList<String> sl = new TowWayLinkList<>();
        //测试插入
        sl.insert("篮球");
        sl.insert("乒乓球");
        sl.insert("羽毛球");
        sl.insert(1, "排球");
        sl.insert("保龄球");
        sl.insert("拳击");

        for (String s : sl) {
            System.out.println(s);
        }

        System.out.println("--------------------------------------");
        System.out.println("第一个元素是："+sl.getFirst());
        System.out.println("最后一个元素是："+sl.getLast());

        System.out.println("------------------------------------------");

        //测试获取
        String getResult = sl.get(1);
        System.out.println("获取索引1处的结果为："+getResult);
        //测试删除
        String removeResult = sl.remove(0);
        System.out.println("删除的元素是："+removeResult);
        //测试清空
        sl.clear();
        System.out.println("清空后的线性表中的元素个数为:"+sl.length());


    }
}

在这里插入图片描述

3.3 java中LinkedList实现

java中LinkedList集合也是使用双向链表实现，并提供了增删改查等相关方法

在这里插入图片描述

3.4 链表的复杂度分析

相比较顺序表，链表插入和删除的时间复杂度虽然一样，但仍然有很大的优势，因为链表的物理地址是不连续的，它不需要预先指定存储空间大小，或者在存储过程中涉及到扩容等操作,同时它并没有涉及的元素的交换。
相比较顺序表，链表的查询操作性能会比较低。因此，如果我们的程序中查询操作比较多，建议使用顺序表，增删操作比较多，建议使用链表。

3.5 约瑟夫问题

问题描述

传说有这样一个故事，在罗马人占领乔塔帕特后，39 个犹太人与约瑟夫及他的朋友躲到一个洞中，39个犹太人决定宁愿死也不要被敌人抓到，于是决定了一个自杀方式，41个人排成一个圆圈，第一个人从1开始报数，依次往后，如果有人报数到3，那么这个人就必须自杀，然后再由他的下一个人重新从1开始报数，直到所有人都自杀身亡为止。然而约瑟夫和他的朋友并不想遵从。于是，约瑟夫要他的朋友先假装遵从，他将朋友与自己安排在第16个与第31个位置，从而逃过了这场死亡游戏。

问题转换：

现在有41个人坐一圈，第一个人编号为1，第二个人编号为2，第n个人编号为n。

编号为1的人开始从1报数，依次向后，报数为3的那个人退出圈；
自退出那个人开始的下一个人再次从1开始报数，以此类推；
求出最后退出的那个人的编号。

代码实现

public class JosephTest {
    public static void main(String[] args) {
        //解决约瑟夫问题

        //1.构建循环链表，包含41个结点，分别存储1~41之间的值
        //记录首结点
        Node<Integer> first = null;
        //记录前一个结点
        Node<Integer> pre = null;

        for (int i = 1; i <= 41; i++) {
            //如果是第一个结点,首次的前一个节点默认也是该节点
            if (i == 1) {
                first = new Node<>(i, null);
                pre = first;
                continue;
            }

            //如果不是第一个结点,那么前一个节点的的下一个节点是该节点,将前一个节点移动一位指向该节点
            Node<Integer> newNode = new Node<>(i, null);
            pre.next = newNode;
            pre = newNode;
            //如果是最后一个结点，那么需要让最后一个结点的下一个结点变为first,变为循环链表了
            if (i == 41) {
                pre.next = first;
            }

        }

        //2.需要count计数器，模拟报数
        int count = 0;
        //3.遍历循环链表
        //记录每次遍历拿到的结点，默认从首结点开始
        Node<Integer> n = first;
        //记录当前结点的上一个结点
        Node<Integer> before = null;
        while (n != n.next) {
            //模拟报数

            //计数器加一
            count++;
            //判断当前报数是不是为3
            if (count == 3) {
                //如果是3，则把当前结点删除调用，打印当前结点，重置count=0，让当前结点n后移
                before.next = n.next;
                System.out.print(n.item + ",");
                count = 0;
                n = n.next;
            } else {
                //如果不是3，让before变为当前结点，让当前结点后移；
                before = n;
                n = n.next;
            }
        }

        //打印最后一个元素
        System.out.println();
        System.out.println("最后一个元素为:"+n.item);
    }


    //结点类
    private static class Node<T> {
        //存储数据
        T item;
        //下一个结点
        Node next;

        public Node(T item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
    }
}

main方法运行结果
在这里插入图片描述

四、栈

我们把生活中的栈的概念引入到计算机中，就是供数据休息的地方，它是一种数据结构，数据既可以进入到栈中，又可以从栈中出去。
栈是一种基于先进后出(FILO)的数据结构，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）。
我们称数据进入到栈的动作为 压栈，数据从栈中出去的动作为 弹栈。

在这里插入图片描述

4.1 栈的代码实现

在这里插入图片描述

public class Stack<T> implements Iterable<T> {
    //记录首结点
    private Node head;
    //栈中元素的个数
    private int N;


    private class Node {
        public T item;
        public Node next;

        public Node(T item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
    }

    /**
     * 初始化首节点不存储元素,不指向任何节点
     */
    public Stack() {
        this.head = new Node(null, null);
        this.N = 0;
    }

    //判断当前栈中元素个数是否为0
    public boolean isEmpty() {
        return N == 0;
    }

    //获取栈中元素的个数
    public int size() {
        return N;
    }

    //把t元素压入栈
    public void push(T t) {
        //找到首结点指向的第一个结点
        Node oldFirst = head.next;
        //创建新结点
        Node newNode = new Node(t, null);
        //让首结点指向新结点
        head.next = newNode;
        //让新结点指向原来的第一个结点
        newNode.next = oldFirst;
        //元素个数+1；
        N++;
    }

    //弹出栈顶元素
    public T pop() {
        //找到首结点指向的第一个结点
        Node oldFirst = head.next;
        //如果栈中没有元素则直接返回
        if (oldFirst == null) {
            return null;
        }
        //让首结点指向原来第一个结点的下一个结点
        head.next = oldFirst.next;
        //元素个数-1；
        N--;
        return oldFirst.item;
    }

    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new SIterator();
    }

    private class SIterator implements Iterator {
        //每次遍历的当前节点
        private Node n;

        public SIterator() {
            this.n = head;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next != null;
        }

        @Override
        public Object next() {
            n = n.next;
            return n.item;
        }
    }

}

4.2 测试

public class StackTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建栈对象
        Stack<String> stack = new Stack<>();

        //测试压栈
        stack.push("a");
        stack.push("b");
        stack.push("c");
        stack.push("d");

        System.out.println("因为栈是FILO先进后出,所以栈顶的元素先出站");
        for (String item : stack) {
            System.out.println(item);
        }
        System.out.println("------------------------------");

        //测试弹栈
        String result = stack.pop();
        System.out.println("弹出的元素是："+result);
        System.out.println("剩余的元素个数："+stack.size());

    }
}

在这里插入图片描述

4.3 括号匹配问题

问题描述:

给定一个字符串，里边可能包含"()"小括号和其他字符，请编写程序检查该字符串的中的小括号是否 成对 出现。

例如：
	"(上海)(长安)"：正确匹配
	"上海((长安))"：正确匹配
	"上海(长安(北京)(深圳)南京)":正确匹配
	"上海(长安))"：错误匹配
	"((上海)长安"：错误匹配

思路

创建一个栈用来存储左括号
从左往右遍历字符串，拿到每一个字符
判断该字符是不是左括号，如果是，放入栈中存储
判断该字符是不是右括号，如果不是，继续下一次循环
如果该字符是右括号，则从栈中弹出一个元素t；
判断元素t是否为null，如果不是，则证明有对应的左括号，如果不是，则证明没有对应的左括号
循环结束后，判断栈中还有没有剩余的左括号，如果有，则不匹配，如果没有，则匹配

代码实现

其中Stack是上面实现的类

public class BracketsMatchTest {
      public static void main(String[] args) {
        String str = "上海(长安)())";
        boolean match = isMatch(str);
        System.out.println(str+"中的括号是否匹配："+match);

        String str2 = "上海(长安)()";
        boolean match2 = isMatch(str2);
        System.out.println(str2+"中的括号是否匹配："+match2);
    }

    /**
     * 判断str中的括号是否匹配
     * @param str 括号组成的字符串
     * @return 如果匹配，返回true，如果不匹配，返回false
     */
    public static boolean isMatch(String str){
        //1.创建栈对象，用来存储左括号
        Stack<String> chars = new Stack<>();
        //2.从左往右遍历字符串
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            String currChar = str.charAt(i)+ "";

            //3.判断当前字符是否为左括号，如果是，则把字符放入到栈中
            if (currChar.equals("(")){
                chars.push(currChar);
            }else if(currChar.equals(")")){
                //4.继续判断当前字符是否是有括号，如果是，则从栈中弹出一个左括号，并判断弹出的结果是否为null,如果为null证明没有匹配的左括号，如果不为null，则证明有匹配的左括号
                String pop = chars.pop();
                if (pop==null){
                    return false;
                }
            }

        }
        //5.判断栈中还有没有剩余的左括号，如果有，则证明括号不匹配
        if (chars.size()==0){
            return true;
        }else{
            return false;
        }

    }
}

返回成功,匹配的为true,不匹配为false

在这里插入图片描述

五、队列

队列是一种基于先进先出(FIFO)的数据结构，是一种只能在一端进行插入,在另一端进行删除操作的特殊线性表，它按照先进先出的原则存储数据，先进入的数据，在读取数据时先读被读出来。

在这里插入图片描述

5.1 代码实现

在这里插入图片描述

public class Queue<T> implements Iterable<T> {
    //记录首结点
    private Node head;
    //记录最后一个结点
    private Node last;
    //记录队列中元素的个数
    private int N;


    private class Node {
        public T item;
        public Node next;

        public Node(T item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
    }

    public Queue() {
        this.head = new Node(null, null);
        this.last = null;
        this.N = 0;
    }

    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return N == 0;
    }

    //返回队列中元素的个数
    public int size() {
        return N;
    }

    //向队列中插入元素t
    public void enqueue(T t) {

        if (last == null) {
            //当前尾结点last为null
            last = new Node(t, null);
            head.next = last;
        } else {
            //当前尾结点last不为null
            Node oldLast = last;
            last = new Node(t, null);
            oldLast.next = last;
        }
        //元素个数+1
        N++;
    }

    //从队列中拿出一个元素
    public T dequeue() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }

        Node oldFirst = head.next;
        head.next = oldFirst.next;
        N--;

        //因为出队列其实是在删除元素，因此如果队列中的元素被删除完了，需要重置
        if (isEmpty()) {
            last = null;
        }
        return oldFirst.item;
    }


    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new QIterator();
    }

    private class QIterator implements Iterator {
        private Node n;

        public QIterator() {
            this.n = head;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next != null;
        }

        @Override
        public Object next() {
            n = n.next;
            return n.item;
        }
    }


}

5.2 测试

public class QueueTest {

    public static void main(String[] args) {
        //创建队列对象
        Queue<String> q = new Queue<>();

        //测试队列的enqueue方法
        q.enqueue("a");
        q.enqueue("b");
        q.enqueue("c");
        q.enqueue("d");

        for (String str : q) {
            System.out.println(str);
        }

        System.out.println("-------------------------------");
        //测试队列的dequeue方法
        String result = q.dequeue();
        System.out.println("出队列的元素是："+result);
        System.out.println("剩余的元素个数："+q.size());

    }
}