【Java数据结构】---List（Stack）

news2025/1/23 12:59:55

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文章目录

前言
栈Stack
栈的模拟实现
栈的练习
完结

前言

在这里插入图片描述
截至目前在集合框架中，我们学完了List接口下的ArrayList和LinkedList，今天要学的是栈（Stack）,数据结构中最让人“开心”的部分，期待一下吧~ ~ ~

栈Stack

栈：一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。

栈顶 :进行数据插入和删除操作的一端，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出的原则。

在这里插入图片描述

压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。
出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶

栈的模拟实现

根据Stack的源码，它只有简单的几个方法，并不像之前ArrayList、LinkedList那么多的方法。因此，我们学起来一定会轻松很多。
在这里插入图片描述
首先，实现整个栈，我们要清楚，这个栈要拿数组表示或者链表表示？

其实两者都行，只是对于我们初学者来说，数组更好接受，也更容易接收。把栈中的元素以下标的形式体现出来，是不是更好理解了呢？

压栈操作

public void push(int val){
        if(isFull()){
            this.array= Arrays.copyOf(array,2*array.length);
        }
        array[usedSize++]=val;
    }
    public boolean isFull(){
        return usedSize==array.length;
    }

出栈操作

public int pop(){
        if(isEmpty()){
            throw new EmptyStackExpection();
        }
        int val=array[usedSize-1];
        usedSize--;
        return val;
    }
public boolean isEmpty(){
        if(usedSize==0){
            return true;
        }
        return false;
    }

获取栈顶元素

public int peek(){
        if(isEmpty()){
            throw new EmptyStackExpection();
        }
        return array[usedSize-1];
    }

测试代码：

public static void main(String[] args) {
        MyStack stack=new MyStack();
        stack.push(10);
        stack.push(11);
        stack.push(12);
        stack.push(13);
        stack.push(14);

        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.peek());
    }

在这里插入图片描述
使用数组来模拟的栈叫做顺序栈，它的入栈、出栈的时间复杂度都是O(1)；
那么用链表来模拟的栈称链式栈，单链表的可以采用头插法入栈或者尾插法入栈。

在这里插入图片描述
既然单链表可以，那么双向链表当然也是OK的，并且，入栈时，不管是头插法还是尾插法，时间复杂度可以达到O(1)

public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> stack=new LinkedList<>();
        stack.push(10);
        stack.push(11);
        stack.push(12);
        stack.push(13);
        stack.push(14);

        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.peek());

    }

所以，LinkedList不仅是链表也可以当做栈来使用。

从下图中可以看到，Stack继承了Vector，Vector和ArrayList类似，都是动态的顺序表，不同的是Vector是线程安全的，这个以后再说。

在这里插入图片描述

栈的练习

有效的括号 - - -力扣

public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        for(int i=0;i<s.length();i++){
            char ch=s.charAt(i);
            if(ch=='('||ch=='['||ch=='{'){
                stack.push(ch);
            }else{
                if(stack.isEmpty()){
                    return false; 
                }
                //此时开始判断是否匹配
                char ch2=stack.peek();
                if(ch==')'&&ch2=='('||ch==']'&&ch2=='['||ch=='}'&&ch2=='{'){
                    stack.pop();
                }else{
                    return false;
                }
            }
        }
        if(!stack.isEmpty()){
            return false;
        }
        return true;
    }

逆波兰表达式求值

class Solution {
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        for(String str : tokens){
            if(!isOperator(str)){
                int x=Integer.parseInt(str);
                stack.push(x);
            }else{
                int val2=stack.pop();
                int val1=stack.pop();
                switch(str){
                    case "+":
                    stack.push(val1+val2);
                    break;
                    case "-":
                    stack.push(val1-val2);
                    break;
                    case "*":
                    stack.push(val1*val2);
                    break;
                    case "/":
                    stack.push(val1/val2);
                    break;
                }
            }
            
        }
        return stack.pop();

    }
    private boolean isOperator(String ch){
        if(ch.equals("+")||ch.equals("-")||ch.equals("*")||ch.equals("/")){
            return true;
        }
        return false;
    }
}