目录
一、栈的基本知识
1.栈的概念
2.栈的功能
3.栈的实现
二、栈的代码实现
1.栈的基本属性与方法
2.栈的遍历
3.入栈实现
4.出栈实现
5.数据测试
6.完整的程序代码
总结
一、栈的基本知识
1.栈的概念
根据百度百科，我们知道“栈”是存储货物或供旅客住宿的地方，可引申为仓库、中转站，所以引入到计算机领域里，栈就是数据暂时存储的地方，当栈中没有数据元素时叫做空栈。
栈（stack），是一种运算受限的线性表，限定只在表尾进行插入和删除操作，插入删除这一端就叫栈顶，另一端就叫栈底，总结一下就是“栈底固定，栈顶浮动”。
而正因为栈运算受限，只能在栈顶进行插入删除操作，所以栈是一种先进后出（后进先出）的数据结构。
2.栈的功能
栈的主要功能有push(入栈)、pop(出栈)、peek(获取栈顶元素，但不删除)、empty(判断栈是否为空)等，这里我们重点讨论入栈和出栈。
入栈：即向一个栈插入新元素，把新元素放到原栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素。
出栈：即从一个栈中删除元素，把原栈顶元素删除，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。
为了更好地理解栈的基本概念与入栈出栈，下面用图进行说明：
3.栈的实现
因为栈存储的是相同类型的数据，所以栈的实现有两种，一种是顺序栈，底层为数组；另一种是链式栈，利用链表实现。今天我们主要通过数组（顺序表）来完成栈的实现。
二、栈的代码实现
1.栈的基本属性与方法
有了前几天顺序表和链表的相关基础，创建栈的基本属性和方法就可以很快完成，代码如下：
public class CharStack {
/**
* The depth.
*/
public static final int MAX_DEPTH = 10;
/**
* The actual depth.
*/
int depth;
/**
* The data.
*/
char[] data;
/**
*********************
* Construct an empty char stack.
*********************
*/
public CharStack() {
depth = 0;
data = new char[MAX_DEPTH];
} // of the first constructor这里我们同样利用final关键字来定义栈的最大长度MAX_DEPTH = 10，然后定义成员变量（depth、data），再利用new关键字为data分配内存空间。
2.栈的遍历
栈的遍历同样可以通过重写toString()方法来实现，大体结构上与顺序表、链表差不多，只是循环的时候，要注意由于栈是在栈顶这一端进行插入删除操作，所以为了便于后续入栈和出栈，我们将栈顶端对应数组的最右端（下标最大处），代码如下：
/**
*********************
* Overrides the method claimed in Object, the superclass of any class.
*********************
*/
public String toString() {
String resultString = "";
for (int i = 0; i < depth; i++) {
resultString += data[i];
} // of for i
return resultString;
} // of toString3.入栈实现
和顺序表、链表一样，在入栈之前，我们显然需要先考虑此栈是否已满，对于这个问题，一样的套路，直接利用if语句进行判断：
- 如果此时栈的长度depth = MAX_DEPTH，那么就输出Stack full.，提示此栈已满。
- 如果此时栈的长度未达到MAX_DEPTH，说明栈还未满，直接将插入元素令为新的栈顶元素即可完成入栈。我们知道在插入前，原栈顶元素的下标为depth - 1（因为栈底从0开始索引），那么显然新栈顶元素的下标应在此基础上加1，所以data[depth] = paraChar;，最后不要忘了把栈的实际长度depth增加1（因为插入了一个新元素）。
/**
*********************
* Push an element.
*
* @param paraChar The given char.
* @return Success or not.
*********************
*/
public boolean push(char paraChar) {
if (depth == MAX_DEPTH) {
System.out.println("Stack full.");
return false;
} // of if
data[depth] = paraChar;
depth++;
return true;
} // of push4.出栈实现
顺序表、链表执行删除操作之前需要先判断是否为空表，类似的，在执行出栈操作之前，也需要先判断栈是否为空，这里仍然用的是if语句进行判断，并将'\0'作为返回值。
出栈其实就是删除栈顶元素，也就是删除栈最上面的元素（数组最右边的元素），所以直接将栈的长度depth减少1即可，不过，在此之前还是需要将要删除的栈顶元素赋给resultChar并返回。
/**
*********************
* Pop an element.
*
* @return The popped char.
*********************
*/
public char pop() {
if(depth == 0) {
System.out.println("Nothing to pop.");
return '\0';
} // of if
char resultChar = data[depth - 1];
depth--;
return resultChar;
} // of pop5.数据测试
接下来我们照例进行数据测试：
/**
*********************
*The entrance of the program.
*
* @param args Not used now.
*********************
*/
public static void main(String[] args) {
CharStack tempStack = new CharStack();
for(char ch = 'a'; ch < 'm'; ch++) {
tempStack.push(ch);
System.out.println("The current stack is: " + tempStack);
} // of for ch
char tempChar;
for(int i = 0; i < 12; i++) {
tempChar = tempStack.pop();
System.out.println("Popped: " + tempChar);
System.out.println("The current stack is: " + tempStack);
} // of for i
} // of main6.完整的程序代码
package datastructure;
/**
*Char stack. I do not use Stack because it is already defined in Java.
*
*@auther Xin Lin 3101540094@qq.com.
*/
public class CharStack {
/**
* The depth.
*/
public static final int MAX_DEPTH = 10;
/**
* The actual depth.
*/
int depth;
/**
* The data.
*/
char[] data;
/**
*********************
* Construct an empty char stack.
*********************
*/
public CharStack() {
depth = 0;
data = new char[MAX_DEPTH];
} // of the first constructor
/**
*********************
* Overrides the method claimed in Object, the superclass of any class.
*********************
*/
public String toString() {
String resultString = "";
for (int i = 0; i < depth; i++) {
resultString += data[i];
} // of for i
return resultString;
} // of toString
/**
*********************
* Push an element.
*
* @param paraChar The given char.
* @return Success or not.
*********************
*/
public boolean push(char paraChar) {
if (depth == MAX_DEPTH) {
System.out.println("Stack full.");
return false;
} // of if
data[depth] = paraChar;
depth++;
return true;
} // of push
/**
*********************
* Pop an element.
*
* @return The popped char.
*********************
*/
public char pop() {
if(depth == 0) {
System.out.println("Nothing to pop.");
return '\0';
} // of if
char resultChar = data[depth - 1];
depth--;
return resultChar;
} // of pop
/**
*********************
*The entrance of the program.
*
* @param args Not used now.
*********************
*/
public static void main(String[] args) {
CharStack tempStack = new CharStack();
for(char ch = 'a'; ch < 'm'; ch++) {
tempStack.push(ch);
System.out.println("The current stack is: " + tempStack);
} // of for ch
char tempChar;
for(int i = 0; i < 12; i++) {
tempChar = tempStack.pop();
System.out.println("Popped: " + tempChar);
System.out.println("The current stack is: " + tempStack);
} // of for i
} // of main
} // of class CharStack
运行结果：
入栈时：测试的数据是从'a'到'm'之前（即从'a'到'l'这12个数据元素） ，但是在程序最开始我们就已经规定了栈的最大长度为10，所以不用说，当执行入栈操作时，最后'k'、'l'这两个数据元素必然没办法完成入栈。
出栈时：我们设置了for循环的次数为12次，即需要执行12次出栈操作，但是此时栈中只有'a'~'j'这10个数据元素，所以最后两次出栈时Nothing to pop.
总结
总的来说，今天的代码还是比较容易的，一方面是因为有了前两天顺序表和链表的基础，另一方面是因为栈的操作本身就不复杂，而且入栈出栈的时间复杂度均为O(1)，所以利用栈来存取数据是比较迅速的。不过，栈虽然操作不复杂，但是它在计算机领域却有着举足轻重的作用，栈不仅是一种高效的内存结构，还贡献于计算机底层技术（例如函数调用、中断处理、程序调试等）。
