手把手教你Java实现栈和队列

news2024/11/25 14:27:47

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、(Stack)

1、概念

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

从上图中可以看到, Stack 继承了 Vector Vector ArrayList 类似,都是动态的顺序表,不同的是 Vector 是线程安全的。
那么现在,我们可以运用目前所学过的知识来模拟一下栈中的各个方法:
push方法
    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

1. 改变元素的序列
现在,我们来看这样一道题:

 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   

假设现在有这么一道oj题:要求我们逆序打印链表
那么递归的写法是这个样子的:
    // 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

队列 :只允许在一端进行插入数据操作,在另一端进行删除数据操作的特殊线性表,队列具有先进先出 FIFO(First In First Out) 入队列:进行插入操作的一端称为 队尾(Tail/Rear) 出队列:进行删除操作的一端称为 队头(Head/Front)

2、队列的使用  

Java 中, Queue是个接口,底层是通过链表实现 的。

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

队列中既然可以存储元素,那底层肯定要有能够保存元素的空间,通过前面线性表的学习了解到常见的空间类型有两种: 顺序结构 和 链式结构


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

实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列通常使用数组实现。
环形队列的结构如下图所示:

数组下标循环的小技巧 

1. 下标最后再往后(offset 小于 array.length): index = (index + offset) % array.length
2. 下标最前再往前(offset 小于 array.length): index = (index + array.length - offset)%array.length

 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) 

双端队列( deque )是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列, deque “double ended queue” 的简称。那就说明元素可以从队头出队和入队,也可以从队尾出队和入队。

 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());
        }
    }
}

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/461148.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

【剑指offer】(2)

系列文章目录 剑指offer系列是一本非常著名的面试题目集&#xff0c;旨在帮助求职者提升编程能力和应对面试的能力。 文章目录 系列文章目录[TOC](文章目录) 前言一、 用两个栈实现队列&#x1f525; 思路&#x1f308;代码 二、青蛙跳台阶问题&#x1f525; 思路&#x1f308…

git从入门到卸载

git是什么&#xff1f; 从git的官网Git可以找到&#xff1a; Git is a free and open source distributed version control system designed to handle everything from small to very large projects with speed and efficiency. Git is easy to learn and has a tiny footpr…

SANGFOR防火墙如何查看现网运行参数

环境&#xff1a; 防火墙 8.0.48 AF-1000BB1510 问题描述&#xff1a; 公司防火墙设备使用2年多了 AF-2000-FH2130B-SC;性能参数&#xff1a;网络层吞吐量&#xff1a;20G&#xff0c;应用层吞吐量&#xff1a;9G&#xff0c;防病毒吞吐量&#xff1a;1.5G&#xff0c;IPS吞…

python基础实战4-python基础语法

1、注释&#xff08;Comments&#xff09; 注释用来向用户提示或解释某些代码的作用和功能&#xff0c;它可以出现在代码中的任何位置。 Python解释器在执行代码时会忽略注释&#xff0c;不做任何处理&#xff0c;就好像它不存在一样。 1.1 代码注释介绍 注释就是对代码的解…

计算机组成原理 指令系统(1)

本文是HIT计算机组成原理上课笔记&#xff0c;由于唐书有些内容讲的比较抽象&#xff0c;添加了一些王道的图片加以补充。 回忆计算机的工作过程 代码被编译器翻译成与之对等的机器指令&#xff0c;除了指令之外还会有一些数据同时被放到主存里 机器指令 指令格式 一条指令是…

第十四章 代理模式

文章目录 前言一、静态代理完整代码接口 ITeacherDao &#xff08;代理类和被代理类都需要实现这个接口&#xff09;被代理类 TeacherDao代理类 TeacherDaoProxy测试类 Client 二、JDK动态代理完整代码接口 ITeacher实现类TeacherDao代理工厂 ProxyFacyoryclient 测试 三、Cgli…

Java阶段二Day09

Java阶段二Day09 文章目录 Java阶段二Day09DQLSELECT基础查询全部查询WHERE子句连接多个条件ORDER BY子句分页查询在SELECT子句中使用函数在WHERE中使用表达式别名聚合函数 教师总结DQL语言-数据查询语言语法基础查询语法例 WHERE子句例连接多个条件例AND的优先级高于OR IN(列表…

vue使用原生bootstrap-fileinput无效(未解决)

这篇只记录一下踩到的坑&#xff0c;由于时间关系&#xff0c;此问题未解决 起因&#xff1a;要求替换项目框架&#xff0c;原先jq要替换成vue。之前bootstrap中自带的文件上传插件自带很多功能&#xff0c;上传进度条、上传内容预览等非常方便&#xff08;如图&#xff09;&a…

Netty核心源码分析(四)心跳检测源码分析

文章目录 系列文章目录一、心跳检测案例二、源码分析1、Netty心跳的三个Handler2、IdleStateHandler源码&#xff08;1&#xff09;四个关键属性&#xff08;2&#xff09;handlerAdded方法&#xff08;3&#xff09;四个内部类 3、读事件的run方法——ReaderIdleTimeoutTask4、…

easyrecovery16最新数据恢复软件密钥使用方法教程

easyrecovery是一款专业的数据恢复软件,其最新版本为easyrecovery2023将于2022年底发布。总之,easyrecovery是一款功能齐全、性能稳定的专业数据恢复软件,无论删除文件、格式化分区或磁盘故障,它都可以提供最高的恢复成功率。值得个人用户选用。此版本在功能和性能上有较大提升…

支持中英双语和多种插件的开源对话语言模型,160亿参数

一、开源项目简介 MOSS是一个支持中英双语和多种插件的开源对话语言模型&#xff0c;moss-moon系列模型具有160亿参数&#xff0c;在FP16精度下可在单张A100/A800或两张3090显卡运行&#xff0c;在INT4/8精度下可在单张3090显卡运行。MOSS基座语言模型在约七千亿中英文以及代码…

HTB靶机-Lame-WP

Lame 简介&#xff1a; Lame is a beginner level machine, requiring only one exploit to obtain root access. It was the first machine published on Hack The Box and was often the first machine for new users prior to its retirement Tags&#xff1a; Injection, C…

Midjourney 注册 12 步流程教学

原文&#xff1a; https://bysocket.com/midjourney-register/ 先推荐一个 PromptHero 中文官网 https://promptheroes.cn/ &#xff1a;Prompt Heroes 官网是提供 AI 绘画相关提示词中文网站&#xff0c;包括 Midjourney&#xff08;MJ&#xff09;、 Stable Diffusion、DALL…

printf,echo,cat指令与输出重定向>,输入重定向<与追加重定向>>等

printf指令的功能&#xff08;输出/追加重定向&#xff09; 语法&#xff1a;printf “格式化数据” (>/>>重定向)功能&#xff1a;格式化输出(默认往显示器文件且不带换行符&#xff09; 实例演示 echo指令的功能&#xff08;输出/追加重定向&#xff09; 语法&am…

使用chatgpt分析 too many open files 问题-未验证

java.io.IOException: Too many open files 怎么能定位到时哪行代码出的问题 &#xff1f; 2023/4/25 19:46:33 当出现类似 "java.io.IOException: Too many open files" 的错误时&#xff0c;通常是因为程序打开了过多的文件句柄&#xff08;File Handles&#xff…

【操作系统】第四章 文件管理

文章目录 知识体系4.1 文件系统基础4.1.1 文件的基本概念4.1.2 文件控制块和索引节点4.1.3 文件的操作4.1.4 文件保护4.1.5 文件的逻辑结构4.1.6 文件的物理结构 4.2 目录4.2.1 目录的基本概念4.2.2 目录结构4.2.3 目录的操作*4.2.4 目录实现4.2.5 文件共享 4.3 文件系统4.3.1 …

快速部署和测试API:使用APIfox的实战经验分享

最近发现一款接口测试工具--apifox&#xff0c;我我们很难将它描述为一款接口管理工具 或 接口自测试工具。 官方给了一个简单的公式&#xff0c;更能说明apifox可以做什么。 20分钟学ApiFox接口测试工具&#xff0c;结合30个项目实战讲解&#xff01;_哔哩哔哩_bilibili20分…

十、v-model的基本使用

一、v-model的基本使用 表单提交是开发中非常常见的功能&#xff0c;也是和用户交互的重要手段&#xff1a; 比如用户在登录、注册时需要提交账号密码&#xff1b;比如用户在检索、创建、更新信息时&#xff0c;需要提交一些数据&#xff1b; 这些都要求我们可以在代码逻辑中…

LVS+KeepAlived高可用负载均衡集群

1. 高可用群集的相关知识 1. 1 高可用&#xff08;HA&#xff09;群集与普通群集的比较 普通群集 普通的群集的部署是通过一台度器控制调配多台节点服务器进行业务请求的处理&#xff0c;但是仅仅是一台调度器&#xff0c;就会存在极大的单点故障风险&#xff0c;当该调度器…

【MCS-51】51单片机结构原理

至今为止&#xff0c;MCS-51系列单片机有许多种型号的产品&#xff1a;其中又分为普通型51&#xff08;8031、8051、89S51&#xff09;和增强型52&#xff08;8032、8052、89S52等&#xff09;。它们最大的区别在于存储器配置各有差异。下面我举例子的都是8051这一系列的单片机…