数据结构与算法——Java实现 21.栈

news2024/9/28 18:29:58

目录

一、概述

二、基于链表的栈的实现

接口

链表接口实现类

测试类

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三、基于数组的栈的实现

接口

数组接口实现类

测试类

妈妈，生日快乐，希望你健康快乐没有烦恼也不会有病痛

                                                                                —— 24.9.28

一、概述

计算机科学中，stack是一种线性的数据结构，只能在其一端添加数据和移除数据。习惯来说，这一端称之为栈顶，另一端不能操作数据的称之为栈底，就如同生活中的一摞书

二、基于链表的栈的实现

接口

public interface Stack<E> {
    /*
        向栈顶压入元素
        Params：value-待压入值
        Returns：压入成功返回true，否则返回false
     */
    boolean push(E vale);

    /*
        从栈顶弹出元素
        Returns：栈非空返回栈顶元素，栈为空返回null
     */
    E pop();

    /*
        返回栈顶元素，不弹出
        Returns：栈非空返回栈顶元素，栈为空返回null
     */
    E peek();

    /*
        判断栈是否为空
        Returns：空返回true，非空返回false
     */
    boolean isEmpty();

    /*
        判断栈是否为满
        Returns:满返回true，空返回false
     */
    boolean isFull();
}

链表接口实现类

import java.util.Iterator;

public class LinkedListStack<E> implements Stack<E>,Iterable<E> {

    // 容量
    private int capacity;
    // 元素个数
    private int size;
    // 头指针
    private Node<E> top = new Node<>(null,null);

    public LinkedListStack(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
    }

    /*
        向栈顶压入元素
        Params：value-待压入值
        Returns：压入成功返回true，否则返回false
    */
    @Override
    public boolean push(E value) {
        if (isFull()){
            return false;
        }
        Node<E> node = new Node<>(value, top.next);
        top.next = node;
        size++;
        return true;
    }

    /*
        从栈顶弹出元素
        Returns：栈非空返回栈顶元素，栈为空返回null
    */
    @Override
    public E pop() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        Node<E> next = top.next;
        top.next = top.next.next;
        size--;
        return next.value;
    }

    /*
        返回栈顶元素，不弹出
        Returns：栈非空返回栈顶元素，栈为空返回null
    */
    @Override
    public E peek() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        Node<E> next = top.next;
        return next.value;
    }

    /*
        判断栈是否为空
        Returns：空返回true，非空返回false
    */
    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return top.next == null;
    }

    /*
        判断栈是否为满
        Returns:满返回true，空返回false
     */
    @Override
    public boolean isFull() {
        boolean b = size == capacity;
        return b;
    }

    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Iterator<E>() {
            Node<E> next = top.next;
            @Override
            public boolean hasNext() {
                return next != null;
            }

            @Override
            public E next() {
                E value = next.value;
                next = next.next;
                return value;
            }
        };
    }

    // 单项链表实现栈
    static class Node<E> {
        E value;
        Node<E> next;

        public Node(E value, Node<E> next) {
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
    }
}

测试类

import org.junit.Test;

import java.util.List;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
public class TestLinkedListStack {
    @Test
    public void push() {
        LinkedListStack<Object> stack = new LinkedListStack<>(3);
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        assertFalse(stack.push(4));

        assertIterableEquals(List.of(3,2,1),stack);
    }

    @Test
    public void pop() {
        LinkedListStack<Object> stack = new LinkedListStack<>(3);
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        assertEquals(3,stack.pop());
        assertEquals(2,stack.pop());
        assertEquals(1,stack.pop());
        assertNull(stack.pop());
        System.out.println(stack.isEmpty());
    }
}

三、基于数组的栈的实现

接口

public interface Stack<E> {
    /*
        向栈顶压入元素
        Params：value-待压入值
        Returns：压入成功返回true，否则返回false
     */
    boolean push(E vale);

    /*
        从栈顶弹出元素
        Returns：栈非空返回栈顶元素，栈为空返回null
     */
    E pop();

    /*
        返回栈顶元素，不弹出
        Returns：栈非空返回栈顶元素，栈为空返回null
     */
    E peek();

    /*
        判断栈是否为空
        Returns：空返回true，非空返回false
     */
    boolean isEmpty();

    /*
        判断栈是否为满
        Returns:满返回true，空返回false
     */
    boolean isFull();
}

数组接口实现类

import java.util.Iterator;

public class ArrayStack<E> implements Stack<E>,Iterable<E> {
    private E[] array;
    // 栈顶指针
    private int top;

    @SuppressWarnings("all")
    public ArrayStack(int capacity) {
        this.array = (E[]) new Object[capacity];
    }

    /*
        向栈顶压入元素
        Params：value-待压入值
        Returns：压入成功返回true，否则返回false
     */
    @Override
    public boolean push(E value) {
        if(isFull()){
            return false;
        }
        array[top] = value;
        top++;
        return true;
    }

    /*
        从栈顶弹出元素
        Returns：栈非空返回栈顶元素，栈为空返回null
    */
    @Override
    public E pop() {
        if(isEmpty()){
            return null;
        }
        E e = array[top-1];
        top--;
        return e;
    }

    /*
        返回栈顶元素，不弹出
        Returns：栈非空返回栈顶元素，栈为空返回null
    */
    @Override
    public E peek() {
        if(isEmpty()){
            return null;
        }
        E e = array[top-1];
        return e;
    }

    /*
        判断栈是否为空
        Returns：空返回true，非空返回false
    */
    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return top == 0;
    }

    /*
        判断栈是否为满
        Returns:满返回true，空返回false
    */
    @Override
    public boolean isFull() {
        return top == array.length;
    }

    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Iterator<E>() {
            int p = top;
            @Override
            public boolean hasNext() {
                return p > 0;
            }

            @Override
            public E next() {
                E e = array[p-1];
                p--;
                return e;
            }
        };
    }
}

测试类

import org.junit.Test;

import java.util.List;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

public class TestArrayStack {
    @Test
    public void push() {
        ArrayStack<Object> stack = new ArrayStack<>(3);
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        assertFalse(stack.push(4));

        assertIterableEquals(List.of(3,2,1),stack);
    }

    @Test
    public void pop() {
        ArrayStack<Object> stack = new ArrayStack<>(3);
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        assertEquals(3,stack.pop());
        assertEquals(2,stack.pop());
        assertEquals(1,stack.pop());
        assertNull(stack.pop());
        System.out.println(stack.isEmpty());
    }
}

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