JavaSE---栈和队列-EW帮帮网

1、栈(Stack)

1.1 概念

栈：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 。

1.2 栈的使用

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()); 
    }
}

1.3 栈的模拟实现

从上图中可以看到，Stack 继承了 Vector ， Vector 和 ArrayList 类似，都是动态的顺序表，不同的是 Vector 是线程安全的。

public class MyStack 
{ 
    int[] array; 
    int size;
    public MyStack()
    { 
        array = new int[3]; 
    }
    public int push(int e)
    { 
        ensureCapacity(); 
        array[size++] = e; 
        return e; 
    }
    public int pop()
    { 
        int e = peek(); 
        size--; 
        return e; 
    }
    public int peek()
    { 
        if(empty())
        { 
            throw new RuntimeException("栈为空，无法获取栈顶元素"); 
        }
        return array[size-1];
    }
    public int size()
    {
        return size; 
    }
    public boolean empty()
    { 
        return 0 == size; 
    }
    private void ensureCapacity()
    { 
        if(size == array.length)
        { 
            array = Arrays.copyOf(array, size*2); 
        } 
    } 
}

1.4 栈的应用场景

1. 改变元素的序列

        1. 若进栈序列为 1,2,3,4 ，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（）

                A: 1,4,3,2 B: 2,3,4,1 C: 3,1,4,2 D: 3,4,2,1

        2.一个栈的初始状态为空。现将元素 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 A 、 B 、 C 、 D 、 E依次入栈，然后再依次出栈，则元素出栈的顺序是（）。

                A: 12345ABCDE B: EDCBA54321 C: ABCDE12345 D: 54321EDCBA

2. 将递归转化为循环

比如：逆序打印链表

// 递归方式 
void printList(Node head)
{ 
    if(null != head)
    {
        printList(head.next); 
        System.out.print(head.val + " "); 
    } 
}

// 循环方式 
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 + " "); 
    } 
}

3. 括号匹配

20. 有效的括号 - 力扣（LeetCode）

4. 逆波兰表达式求值

150. 逆波兰表达式求值 - 力扣（LeetCode）

5. 出栈入栈次序匹配

栈的压入、弹出序列_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

1.5 概念区分

栈、虚拟机栈、栈帧有什么区别呢？

2、队列(Queue)

2.1 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 ）

2.2 队列的使用

在Java 中， Queue 是个接口，底层是通过链表实现 的。

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()); 
    } 
}