【數據結構和算法】java實現棧結構

棧的定義  

      棧(Stack)是限制僅在表的一端進行插入和刪除運算的線性表。  

    (1)通常稱插入、刪除的這一端爲棧頂 (Top),另一端稱爲棧底 (Bottom)。  

    (2)當表中沒有元素時稱爲空棧。  

    (3)棧爲後進先出(Last In First Out)的線性表,簡稱爲 LIFO 表。  

      棧的修改是按後進先出的原則進行。每次刪除(退棧)的總是當前棧中

最新"的元素,即最後插入(進棧)的元素,而最先插入的是被放在棧的底部, 

要到最後才能刪除。 

 

【示例】元素是以a1a2,…,an的順序進棧,退棧的次序卻是anan-1,…, 

a1。  

 

2、棧的基本運算  

 (1InitStackS)  

      構造一個空棧S。  

 (2StackEmptyS)  

      判棧空。若S爲空棧,則返回TRUE,否則返回FALSE。  

 (3StackFullS)  

      判棧滿。若S爲滿棧,則返回TRUE,否則返回FALSE。  

注意: 該運算只適用於棧的順序存儲結構。  

 (4PushSx)  

      進棧。若棧S不滿,則將元素x插入S的棧頂。  

 (5PopS)  

 

 

定義堆棧ADT
StackADT
package Stack;
public interface StackADT {
    public void push(Object element);//壓棧
    public Object pop();//出棧
    public boolean isEmpty();
    public int size();
    public Object peek();//返回棧頂對象的一個引用
    public String toString();
}

 

鏈式實現:


在棧的一段添加和刪除元素,在棧中維護一個指向棧頂的結點和一個count變量指示棧的大小:
private LinearNode top; //指向棧頂
private int count;//標記棧的大小
每次出棧和壓棧在鏈表的表頭:(也可以再表尾,實現方式不一樣而已)
top--->元素1--->元素2--->元素3.........
實現(附帶測試main):
LinkedStack
package Stack;
import Bag.LinearNode;
//爲了重點來實現算法,將異常情況直接打印出然後退出程序,不再聲明異常類
public class LinkedStack implements StackADT {
    private LinearNode top; //指向棧頂
    private int count;//標記棧的大小
    public static void main(String[] args){
        LinkedStack stack = new LinkedStack();
        System.out.println("010依次壓棧");
        for(int i = 0;i < 10;i++)
            stack.push(i);
        System.out.println("連續執行5次出棧操作");
        for(int i = 0;i < 5;i++)
            stack.pop();
        System.out.println("棧爲空嗎?: " + stack.isEmpty());
        System.out.println("棧的大小爲: " + stack.size());
        System.out.println("棧頂元素爲: " + stack.top.getElement());
        System.out.println("棧頂元素爲: " + stack.peek());   
    }
    public LinkedStack()
    {
        top = null;
        count = 0;
    }
    public int size() {
        return count;
    }
    public boolean isEmpty() {
        return (size() == 0);
    }
    public void push(Object element) {
        LinearNode node = new LinearNode(element);
        node.setNext(top);
        top = node;
        count++;
    }
    public Object pop() {
        if(isEmpty())
        {
            System.out.println("stack is empty!");
            System.exit(1);
        }
        Object result = top.getElement();
        top = top.getNext();
        count--;
        return result;
    }
    public Object peek() {
        Object result =  top.getElement();
        return result;
    }
}
運行結果:
010依次壓棧
連續執行5次出棧操作
棧爲空嗎?: false
棧的大小爲: 5
棧頂元素爲: 4
棧頂元素爲: 4


數組實現:


棧底總是數組下標爲0的位置,入棧出棧從數組下標的最後一個元素開始:
private Object[] contents;
private int top;//top標記下一個入棧的位置,同時也表示棧的容量大小,跟鏈式實現的count比較一下!!!
實現(附帶測試main):
ArrayStack
package Stack;
public class ArrayStack implements StackADT {
    private Object[] contents;
    private int top;//top標記下一個入棧的位置,同時也表示棧的容量大小,跟鏈式實現的count比較一下!!!
    private static int SIZE = 10;
    public ArrayStack()
    {
        contents = new Object[SIZE];
        top = 0;
    }
    public void expand(){//藉助於申請一個輔助空間,每次擴展容量一倍
        Object[] larger = new Object[size()*2];
        for(int index = 0;index < top;index++)
            larger[index] =  contents[index];
        contents = larger;
    }
    public int size() {
        return top;
    }
    public boolean isEmpty() {
        return (size() == 0);
    }
    public void push(Object element) {
        //if(isEmpty())
            //expand();
        if(top == contents.length)
            expand();
        contents[top] = element;
        top++;
    }
    public Object pop() {
        if(isEmpty())
        {
            System.out.println("stack is empty!");
            System.exit(1);
        }
        Object result = contents[top-1];
        contents[top-1] = null;//出棧
        top--;
        return result;   
        /*書上這樣寫簡便一點:::
         * top--;
         * Object result = contents[top];
         * contents[top] = null;*/       
    }
    public Object peek() {
        Object result;
        if(isEmpty())
            result = null;
        else
            result = contents[top-1];
        return result;
    }
    public static void main(String[] args) {
        ArrayStack stack = new ArrayStack();
        System.out.println("024依次壓棧,然後連續10次出棧");
        for(int i = 0;i < 25;i++)
            stack.push(i);
        for(int i = 0;i < 10;i++)
            stack.pop();
        System.out.println("棧的大小爲: " + stack.size());
        System.out.println("棧爲空嗎?: " + stack.isEmpty());
        System.out.println("棧頂元素爲: " + stack.peek());
    }
}
運行結果:
024依次壓棧,然後連續10次出棧
棧的大小爲: 15
棧爲空嗎?: false

棧頂元素爲: 14 

引用地址:http://blog.csdn.net/caiwenfeng_for_23/article/details/8496157

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