定义
在C#中,Stack<T> 是一个后进先出(LIFO,Last-In-First-Out)集合类,位于System.Collections.Generic 命名空间中。Stack<T> 允许你将元素压入栈顶,并从栈顶弹出元素。
不难看出,最先放入栈中的元素在栈底,最后放入的元素在栈顶,而删除元素刚好相反,最后放入的元素最先删除,最先放入的元素最后删除
即有泛型版本,又有非泛型版本,我们常用泛型版本(二者思想上差别不大,非泛型会涉及装箱拆箱),栈的结构如下
常规用法
1. 声明一个栈
无参构造函数
获取一个空的栈对象
public Stack();
Stack<int> stack = new Stack<int>();
接受一个可枚举对象
此构造函数允许你用一个已有的集合(如数组、列表等)来初始化栈,并按集合的顺序将元素压入栈中,集合的最后一个元素将成为栈的顶部。
public Stack(IEnumerable<T> collection);
List<int> list = new List<int> { 1, 2, 3 };
Stack<int> stack = new Stack<int>(list);
不常用
指定栈的初始容量,减少扩展时的性能开销。这个参数不是常用的,因为栈会自动调整大小,但对于需要明确控制内存的场景,可以使用这个构造函数。
public Stack(int capacity);
Stack<int> stack = new Stack<int>(100); // 初始化一个容量为100的栈
2. 将元素压入栈 (Push)
stack.Push(1);
stack.Push(2);
stack.Push(3);
3. 从栈顶弹出元素 (Pop)
Pop 会移除并返回栈顶的元素。
因为是后进先出,所以我们弹出的最后入栈的元素3
int topElement = stack.Pop(); // topElement is 3
4. 查看栈顶元素但不移除 (Peek)
Peek 只返回栈顶元素,但不会从栈中移除它。
int topElement = stack.Peek(); // topElement is 2
5. 检查栈是否为空 (Count 和 Any)
你可以使用 Count 属性或 Any 方法来检查栈中是否有元素。
bool isEmpty = stack.Count == 0; // or stack.Any() == false
6. 遍历栈中的元素
你可以通过 foreach 遍历栈中的元素,注意遍历的顺序是从栈顶到栈底。
foreach (var item in stack)
{
Console.WriteLine(item);
}
7. 清空栈 (Clear)
你可以使用 Clear 方法来移除栈中的所有元素。
stack.Clear();
8. Contains 方法
判断栈中是否包含某个元素,返回 true 或 false。
bool exists = stack.Contains(2); // 检查栈中是否包含2
9. TryPeek 和 TryPop 方法
TryPeek(out T result)
TryPeek 允许你尝试获取栈顶元素,而不会抛出异常。如果栈为空,它返回 false,否则返回 true 并输出栈顶元素。
if (stack.TryPeek(out int topElement))
{
Console.WriteLine($"Top element: {topElement}");
}
else
{
Console.WriteLine("Stack is empty");
}
TryPop(out T result)
TryPop 允许你尝试弹出栈顶元素,同样不会抛出异常。如果栈为空,它返回 false,否则返回 true 并输出并移除栈顶元素。
if (stack.TryPop(out int poppedElement))
{
Console.WriteLine($"Popped element: {poppedElement}");
}
else
{
Console.WriteLine("Stack is empty");
}
使用频率较低的方法
10. TrimExcess 方法
TrimExcess 方法用于将内部存储的容量调整到栈中实际元素的数量。
栈动态调整大小时,可能会预留一些额外的空间。
此方法通过移除额外的空间来优化内存使用。
stack.TrimExcess(); // 移除多余的容量,减少内存浪费
11. CopyTo 方法
注意是一个浅拷贝方法
将栈中的元素复制到一个数组中,且从指定的数组索引位置开始放置。元素顺序是从栈顶到栈底.
Stack<MyClass> stack = new Stack<MyClass>();
stack.Push(new MyClass { Value = 1 });
stack.Push(new MyClass { Value = 2 });
MyClass[] array = new MyClass[stack.Count];
//传入需要复制的数组,第二个参数是目标数组中开始复制的索引位置
//栈中的第一个元素会被复制到目标数组的该索引位置,后续的栈元素将按顺序依次复制到数组的后续位置。
stack.CopyTo(array, 0);
// 修改数组中的对象
array[0].Value = 100;
// 栈中的对象也会反映这个修改
Console.WriteLine(stack.Peek().Value); // 输出 100
12. ToArray 方法
注意是一个浅拷贝方法
将栈中的所有元素复制到一个新的数组中
会返回一个包含栈所有元素的新数组。栈中的元素会以 LIFO(后进先出)的顺序放入数组中,
也就是说,栈顶的元素会成为数组的第一个元素,栈底的元素会成为数组的最后一个元素。
Stack<int> stack = new Stack<int>();
stack.Push(1);
stack.Push(2);
stack.Push(3);
int[] array = stack.ToArray();
foreach (var item in array)
{
Console.WriteLine(item);
}
一个完整示例
using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
static void Main()
{
// 创建一个栈
Stack<string> stack = new Stack<string>();
// 向栈中添加元素
stack.Push("First");
stack.Push("Second");
stack.Push("Third");
// 查看栈顶元素(不移除)
Console.WriteLine("Peek: " + stack.Peek());
// 弹出栈顶元素
Console.WriteLine("Pop: " + stack.Pop());
// 再次查看栈顶元素
Console.WriteLine("Peek after pop: " + stack.Peek());
// 遍历栈
Console.WriteLine("Stack contents:");
foreach (var item in stack)
{
Console.WriteLine(item);
}
// 检查栈是否为空
Console.WriteLine("Is stack empty? " + (stack.Count == 0));
// 清空栈
stack.Clear();
Console.WriteLine("Stack cleared. Is stack empty? " + (stack.Count == 0));
}
}
输出结果
Peek: Third
Pop: Third
Peek after pop: Second
Stack contents:
Second
First
Is stack empty? False
Stack cleared. Is stack empty? True