浏览器前进与后退的秘密——栈（栈的理解与实现）

news2024/11/25 0:36:46

文章目录

- 前言：浏览器与栈的纠缠
- 如何理解“栈”？
- 如何实现一个“栈”？
- - 基于数组的顺序栈
  - 基于链表的链式栈
- 解答开篇

🐱‍🐉作者简介：大家好，我是黑洞晓威，一名大二学生，希望和大家一起进步。
👿本文收录于算法，本专栏是针对大学生、初学算法的人准备，解析常见的数据结构与算法，同时备战蓝桥杯。

前言：浏览器与栈的纠缠

浏览器的前进、后退功能，我想你肯定很熟悉吧？

当你依次访问完一串页面a-b-c之后，点击浏览器的后退按钮，就可以查看之前浏览过的页面b和a。当你后退到页面a，点击前进按钮，就可以重新查看页面b和c。但是，如果你后退到页面b后，点击了新的页面d，那就无法再通过前进、后退功能查看页面c了。

假设你是浏览器的开发工程师，你会如何实现这个功能呢？

这就要用到我们今天要讲的“栈”这种数据结构。带着这个问题，我们来学习今天的内容。

如何理解“栈”？

关于“栈”，我有一个非常贴切的例子，就是一摞叠在一起的盘子。我们平时放盘子的时候，都是从下往上一个一个放；取的时候，我们也是从上往下一个一个地依次取，不能从中间任意抽出。 后进者先出，先进者后出，这就是典型的“栈”结构。

在这里插入图片描述

从栈的操作特性上来看， 栈是一种“操作受限”的线性表，只允许在一端插入和删除数据。

我第一次接触这种数据结构的时候，就对它存在的意义产生了很大的疑惑。因为我觉得，相比数组和链表，栈带给我的只有限制，并没有任何优势。那我直接使用数组或者链表不就好了吗？为什么还要用这个“操作受限”的“栈”呢？

事实上，从功能上来说，数组或链表确实可以替代栈，但你要知道，特定的数据结构是对特定场景的抽象，而且，数组或链表暴露了太多的操作接口，操作上的确灵活自由，但使用时就比较不可控，自然也就更容易出错。

当某个数据集合只涉及在一端插入和删除数据，并且满足后进先出、先进后出的特性，这时我们就应该首选“栈”这种数据结构。

如何实现一个“栈”？

从刚才栈的定义里，我们可以看出，栈主要包含两个操作，入栈和出栈，也就是在栈顶插入一个数据和从栈顶删除一个数据。理解了栈的定义之后，我们来看一看如何用代码实现一个栈。

实际上，栈既可以用数组来实现，也可以用链表来实现。用数组实现的栈，我们叫作 顺序栈，用链表实现的栈，我们叫作 链式栈。

基于数组的顺序栈

我这里实现一个基于数组的顺序栈。

// 基于数组实现的顺序栈
public class ArrayStack {
  private String[] items;  // 数组
  private int count;       // 栈中元素个数
  private int n;           //栈的大小

  // 初始化数组，申请一个大小为n的数组空间
  public ArrayStack(int n) {
    this.items = new String[n];
    this.n = n;
    this.count = 0;
  }

  // 入栈操作
  public boolean push(String item) {
    // 数组空间不够了，直接返回false，入栈失败。
    if (count == n) return false;
    // 将item放到下标为count的位置，并且count加一
    items[count] = item;
    ++count;
    return true;
  }

  // 出栈操作
  public String pop() {
    // 栈为空，则直接返回null
    if (count == 0) return null;
    // 返回下标为count-1的数组元素，并且栈中元素个数count减一
    String tmp = items[count-1];
    --count;
    return tmp;
  }
}

基于链表的链式栈

基于链表实现的链式栈的代码:

/*
 * 用链表作为栈的底层
 */
public class SingleLinkedListStack {
//  用链表作为栈的底层
	public SingleLinkedList<E> list;
	public SingleLinkedListStack() {
	             list = new SingleLinkedList();
}
	@Override
	public void push(E e) {
		// TODO Auto-generated method stub
		list.addFirst(e);
	}

	@Override
	public E pop() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return (E) list.removeFirst();
	}

	@Override
	public E peek() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return  list.getfirst();
	}

	@Override
	public int getSize() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return list.getSize();
	}

	@Override
	public boolean isEmpty() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return list.isEmpty();
	}
	@Override
	public String toString() {
		
		  StringBuilder sb=new StringBuilder(); sb.append("stack ");
		  sb.append("push:>");
		  for(int i=0;i<list.getSize();i++) {
			  sb.append(list.get(i));
			  sb.append("->");
		  }
		  sb.append("null");
		return sb.toString();
	}
	
}