目录
一、栈(Stack)
1、概念
2、栈的使用
3、栈的模拟实现
4、栈的应用场景
2. 队列(Queue)
1、概念
2、队列的使用
3、队列模拟实现
4、循环队列
三、双端队列 (Deque)
五、栈和队列的互相实现
用队列实现栈:
用栈实现队列:
一、栈(Stack)
1、概念
栈的push 和 pop操作大概可以用下面这张图来进行表示:
栈在现实生活中的例子:
2、栈的使用
在Java中,关于栈的常用的方法有以下几个:
我们可以用代码来感受一下这些方法的使用:
public static void main(String[] args) {
Stack<Integer> s = new Stack();
s.push(1);
s.push(2);
s.push(3);
s.push(4);
System.out.println(s.size()); // 获取栈中有效元素个数---> 4
System.out.println(s.peek()); // 获取栈顶元素---> 4
s.pop(); // 4出栈,栈中剩余1 2 3,栈顶元素为3
System.out.println(s.pop()); // 3出栈,栈中剩余1 2 栈顶元素为3
if(s.empty()){
System.out.println("栈空");
}else{
System.out.println(s.size());
}
}
3、栈的模拟实现
public int push(int e){
ensureCapacity();
array[size++] = e;
return e;
}
pop方法
public int pop(){
int e = peek();
size--;
return e;
}
peek方法
public int peek(){
if(empty()){
throw new RuntimeException("栈为空,无法获取栈顶元素");
}
return array[size-1];
}
4、栈的应用场景
我们可以根据栈的先进后出的特性来对其进行分析
我们可以发现,A选项中是先将1入栈再出栈,再将234依次入栈后出栈所得到的结果
B选项是先将1入栈,再将234轮流入栈出栈,最后将1出栈得到的结果
C选项是不可能做到的,因为如果按照31的顺序出栈,那么2必然先比1出栈
D选项则是先把12入栈,再将34轮流进行出栈入栈的操作后,再将12出栈
根据这道例题,我们发现可以运用栈来改变元素的序列
2. 将递归转化为循环
// 递归方式
void printList(Node head){
if(null != head){
printList(head.next);
System.out.print(head.val + " ");
}
}
而如果我们使用栈,那么代码就会演变成这样:
void printList(Node head){
if(null == head){
return;
}
Stack<Node> s = new Stack<>();
// 将链表中的结点保存在栈中
Node cur = head;
while(null != cur){
s.push(cur);
cur = cur.next;
}
// 将栈中的元素出栈
while(!s.empty()){
System.out.print(s.pop().val + " ");
}
}
综上,我们可以得知:通过栈的实现,我们可以将递归转化成循环
2. 队列(Queue)
1、概念
2、队列的使用
那么在Java中,常见的队列的方法有以下几种:
注意:Queue是个接口,在实例化时必须实例化LinkedList的对象,因为LinkedList实现了Queue接口。
public static void main(String[] args) {
Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
q.offer(1);
q.offer(2);
q.offer(3);
q.offer(4);
q.offer(5); // 从队尾入队列
System.out.println(q.size());
System.out.println(q.peek()); // 获取队头元素
q.poll();
System.out.println(q.poll()); // 从队头出队列,并将删除的元素返回
if(q.isEmpty()){
System.out.println("队列空");
}else{
System.out.println(q.size());
}
}
3、队列模拟实现
public class Queue {
// 双向链表节点
public static class ListNode{
ListNode next;
ListNode prev;
int value;
ListNode(int value){
this.value = value;
}
}
ListNode first; // 队头
ListNode last; // 队尾
int size = 0;
// 入队列---向双向链表位置插入新节点
public void offer(int e){
ListNode newNode = new ListNode(e);
if(first == null){
first = newNode;
// last = newNode;
}else{
last.next = newNode;
newNode.prev = last;
// last = newNode;
}
last = newNode;
size++;
}
// 出队列---将双向链表第一个节点删除掉
public int poll(){
// 1. 队列为空
// 2. 队列中只有一个元素----链表中只有一个节点---直接删除
// 3. 队列中有多个元素---链表中有多个节点----将第一个节点删除
int value = 0;
if(first == null){
return null;
}else if(first == last){
last = null;
first = null;
}else{
value = first.value;
first = first.next;
first.prev.next = null;
first.prev = null;
}
--size;
return value;
}
// 获取队头元素---获取链
public int peek(){
if(first == null){
return null;
}
return first.value;
}
public int size() {
return size;
}
public boolean isEmpty(){
return first == null;
}
}
4、循环队列
数组下标循环的小技巧
如何区分空与满
1. 通过添加 size 属性记录2. 保留一个位置3. 使用标记
三、双端队列 (Deque)
Deque是一个接口,使用时必须创建LinkedList的对象。
在实际工程中,使用Deque接口是比较多的,栈和队列均可以使用该接口。
Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();//双端队列的线性实现
Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();//双端队列的链式实现
五、栈和队列的互相实现
用队列实现栈:
class MyStack {
Queue<Integer> queue1;
Queue<Integer> queue2;
public MyStack() {
queue1 = new LinkedList<Integer>();
queue2 = new LinkedList<Integer>();
}
public void push(int x) {
queue2.offer(x);
while (!queue1.isEmpty()) {
queue2.offer(queue1.poll());
}
Queue<Integer> temp = queue1;
queue1 = queue2;
queue2 = temp;
}
public int pop() {
return queue1.poll();
}
public int top() {
return queue1.peek();
}
public boolean empty() {
return queue1.isEmpty();
}
}
用栈实现队列:
class MyQueue {
public Stack<Integer> stack1;
public Stack<Integer> stack2;
public MyQueue() {
stack1 = new Stack<>();
stack2 = new Stack<>();
}
public void push(int x) {
stack1.push(x);
}
public int pop() {
if (stack2.isEmpty()) {
in2out();
}
return stack2.pop();
}
public int peek() {
if (stack2.isEmpty()){
in2out();
}
return stack2.peek();
}
public boolean empty() {
return stack1.isEmpty() && stack2.isEmpty();
}
private void in2out() {
while (!stack1.isEmpty()) {
stack2.push(stack1.pop());
}
}
}