⭐作者介绍：大二本科网络工程专业在读，持续学习Java，努力输出优质文章
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目录
- 1、简介
- 2、栈的特点
- 3、应用场景
- 4、代码实现
- 4.1、思路分析
- 4.2、Stack
- Java
- C++
1、简介
栈（Stack）是一种常见的数据结构，它遵循"先进后出"（Last-In-First-Out，LIFO）的原则。栈的操作主要包括入栈（Push）和出栈（Pop）两种基本操作，其中入栈将元素放入栈的顶部，而出栈则从栈的顶部移除元素。
栈可以想象成一叠盘子，每当放入一个新的盘子时，它就被放在上面，而当需要取出盘子时，也是从上面开始取。因此，最后放入的盘子会最先被取出。
2、栈的特点
- LIFO原则：栈遵循"后进先出"的原则，最后放入的元素会首先被访问和移除。
- 限定访问位置：栈只允许在栈顶进行插入和删除操作，无法直接访问或修改栈底的元素。
- 时间复杂度：入栈和出栈操作的时间复杂度为O(1)，即常数时间。
栈的实现可以基于数组或链表。使用数组实现的栈称为顺序栈（Sequential Stack），使用链表实现的栈称为链式栈（Linked Stack）。
以下是栈的基本操作：
- Push（入栈）：将元素添加到栈的顶部。如果栈已满，可能会发生栈上溢（Stack Overflow）的错误。
- Pop（出栈）：从栈的顶部移除一个元素，并返回该元素的值。如果栈为空，可能会发生栈下溢（Stack Underflow）的错误。
- Top/Peek（查看栈顶元素）：返回栈顶元素的值，但不移除它。
- isEmpty（判断栈是否为空）：检查栈是否为空，如果为空则返回True，否则返回False。
- isFull（判断栈是否为满）：检查栈是否为满，如果为满则返回True，否则返回False。
3、应用场景
栈在计算机科学和软件工程中有广泛的应用，例如：
- 函数调用栈：用于跟踪函数的调用顺序和局部变量的存储。
- 表达式求值：使用栈来处理中缀表达式转换为后缀表达式，并计算表达式的值。
- 撤销操作：在文本编辑器、图形操作等应用中，使用栈来存储操作历史，以便撤销先前的操作。
- 浏览器历史记录：浏览器使用栈来存储访问过的网页，使得用户可以通过后退按钮按照访问的顺序导航。
- 深度优先搜索（DFS）：在图算法中，栈用于实现深度优先搜索算法的追踪回溯。
栈是一种简单而强大的数据结构，可以通过合理应用栈来解决各种问题，同时也为其他复杂的数据结构和算法提供了基础支持。
4、代码实现
4.1、思路分析
- Push（压栈）：将元素添加到栈的顶部。top++;
- Pop（弹栈）：从栈的顶部移除一个元素，并返回该元素的值。top–;
- top（栈顶指针）：初始值为-1。
- isEmpty（判断栈是否为空）：检查栈是否为空，如果为空则返回True，否则返回False。
- isFull（判断栈是否为满）：检查栈是否为满，如果为满则返回True，否则返回False。
4.2、Stack
Java
package stack;
/**
* @author 逐梦苍穹
* @date 2023/5/25 20:34
*/
public class Stack<T> {
private final int maxSize;
private final Object[] stack;
private int top = -1;
public Stack(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
this.stack = new Object[this.maxSize];
}
/**
* 栈满
*/
public boolean isFull(){
return (top == maxSize - 1);
}
/**
* 栈空
*/
public boolean isEmpty(){
return (top == -1);
}
/**
* 压栈
*/
public void push(T value){
if (isFull()){
System.out.println("栈满");
}
top++;
stack[top] = value;
}
/**
* 弹栈
*/
public Object pop(){
if (isEmpty()){
System.out.println("栈空");
}
Object value = stack[top];
stack[top] = null;
top--;
return value;
}
/**
* 显示栈的内容
*/
public void showStack(){
//从栈顶遍历，但是不是弹栈
if(!isEmpty()) {
for(int i = top; i >= 0 ; i--) {
System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
}
}else {
System.out.println("栈空");
}
}
}
C++
#include <vector>
#include <stdexcept>
template <typename T>
class Stack {
private:
std::vector<T> stack; // 用vector作为底层存储结构
public:
// 构造函数
Stack() : stack(std::vector<T>()) {
}
// 入栈操作
void push(T item) {
stack.push_back(item);
}
// 出栈操作
T pop() {
if (isEmpty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty");
}
T item = stack.back();
stack.pop_back();
return item;
}
// 查看栈顶元素
T peek() {
if (isEmpty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty");
}
return stack.back();
}
// 判断栈是否为空
bool isEmpty() {
return stack.empty();
}
// 获取栈的大小
int size() {
return stack.size();
}
};
