java 如何實現棧

棧的定義

• 棧（stack）是限制插入和刪除只能在一個位置上進行的表，該位置是表的末端，叫做棧頂（top），有的稱爲限定性的限制表結構。棧有時也叫做 LIFO （後進先出）表。
  

數組實現棧

• 使用數組實現棧

優點：一個元素佔用一個存儲空間；
缺點：如果初始化申請的存儲空間太大，浪費存儲空間。如果申請的存儲空間太小，如果後期需要擴充空間，擴充是一個費時的操作，這樣會造成性能的下降。

• 時間複雜度爲 O(1)

• 代碼如下：

/**
 * 數組方式實現棧
 */
public class MyStack<T> {
    // 定義數組存放數據
    private ArrayList<T> arr;
    // 定義棧的大小
    private int stackSize;

    public MyStack() {
        arr = new ArrayList<>();
        stackSize = 0;
    }

    /**
     * 判斷是否是null
     */
    boolean isEmpty() {
        return stackSize == 0;
    }

    /**
     * 獲取棧大小
     */
    int size() {
        return stackSize;
    }

    /**
     * 獲取棧頂元素
     */
    T top() {
        if (isEmpty()) {
            return null;
        }
        return arr.get(stackSize - 1);
    }

    /**
     * 彈棧
     */
    T pop() {
        if (stackSize > 0) {
            return arr.get(--stackSize);
        } else {
            System.out.println("棧爲null");
            return null;
        }
    }

    /**
     * 壓棧
     */
    void push(T item){
        stackSize++;
        arr.add(item);
    }

}

• 調用如下：

    @Test
    public void test() {
        MyStack<Integer> myStack = new MyStack<>();
        myStack.push(1);
        myStack.push(2);
        myStack.push(3);
        System.out.println("棧頂元素爲：" + myStack.top());
        System.out.println("棧大小爲：" + myStack.size());
        myStack.pop();
        System.out.println("彈棧成功");
        System.out.println("棧大小爲：" + myStack.size());
        System.out.println("棧頂元素爲：" + myStack.top());
    }

鏈表實現棧

• 優缺點

優點：使用靈活方便，只有在需要的時候才申請存儲空間。
缺點：除了要存儲元素外，還要額外的存儲指針信息。

• 時間複雜度爲 O(1)

• 棧實現如下：

/**
 * 鏈表方式實現棧
 */
public class MyStack2<T> {

    static class LNode<T> {
        T data;
        LNode<T> next;
    }

    private LNode<T> head;

    public MyStack2() {
        head = new LNode<T>();
        head.data = null;
        head.next = null;
    }

    /**
     * 棧是否爲null
     */
    boolean empty() {
        return head == null;
    }

    /**
     * 大小
     */
    int size() {
        int size = 0;
        LNode<T> node = head.next;
        while (node != null) {
            node = node.next;
            size++;
        }
        return size;
    }

    T top() {
        if (head == null || head.next == null) {
            return null;
        }
        return head.next.data;
    }

    T pop() {
        LNode<T> tmp = head.next;
        if (tmp != null) {
            head.next = tmp.next;
            return tmp.data;
        }
        System.out.println("棧爲null");
        return null;
    }

    void push(T item) {
        LNode<T> addItem = new LNode<>();
        addItem.data = item;
        addItem.next = head.next;
        head.next = addItem;
    }

}

• 調用如下：

    @Test
    public void test2() {
        MyStack2<Integer> myStack = new MyStack2<>();
        myStack.push(1);
        myStack.push(2);
        myStack.push(3);
        System.out.println("棧頂元素爲：" + myStack.top());
        System.out.println("棧大小爲：" + myStack.size());
        myStack.pop();
        System.out.println("彈棧成功");
        System.out.println("棧大小爲：" + myStack.size());
        System.out.println("棧頂元素爲：" + myStack.top());
    }