4，常見數據結構-棧

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基礎知識

棧也是一種特殊的線性表，他只能對棧頂進行添加和刪除元素。棧有入棧和出棧兩種操作，他就好像我們把書一本本的摞起來，最先放的書肯定是摞在下邊，最後放的書肯定是摞在了最上面，摞的時候不允許從中間放進去，拿書的時候也是先從最上面開始拿，不允許從下邊或中間抽出來。

棧的原理圖

棧的實現可以使用數組也可以使用鏈表，我們這裏分析的主要是使用數組的形式。

代碼實現

棧的實現其實非常簡單，常見的就兩種操作，一種是壓棧一種是出棧，我們來看下代碼

public class Stack<E> {
    private Object[] data;
    private int size;

    public Stack(int capacity) {
        if (capacity <= 0)
            throw new IllegalArgumentException("棧的大小必須大於0");
        data = new Object[capacity];
    }

    public void push(E item) {
        if (isFull())
            throw new IllegalArgumentException("棧已經滿了");
        data[size++] = item;
    }

    public E pop() {
        if (isEmpty())
            throw new IllegalArgumentException("棧是空的");
        E temp = (E) data[--size];
        data[size] = null;
        return temp;
    }

    public E peek() {
        if (isEmpty())
            throw new IllegalArgumentException("棧是空的");
        return (E) data[size - 1];
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size() == 0;
    }

    public boolean isFull() {
        return size() == data.length;
    }

    public int size() {
        return size;
    }
}

這裏爲了方便，棧的空間大小在初始化的時候就就已經固定了，並且棧滿的時候沒有擴容，棧是一個非常有用的數據結構，尤其在算法中用到的還是比較多的。棧是一種先進後出的數據結構，他和隊列正好相反，隊列是一種先進先出的數據結構。

例子

我們來看個非常簡單的例子，驗證括號的有效性，括號只包含"("，")"，"["，"]"，"{"，"}"這6個字符，比如()，{()}，{}都是有效的，而{]，{(]}都是無效的。

我們來分析一下這道題，當我們遍歷到括號的左半邊的時候，我們把括號的右半邊壓棧，當我們遍歷到括號右半邊的時候，我們就把棧頂的元素彈出，然後在和我們遍歷的符號比較看是否一樣，我們以字符串"{()}"爲例來畫圖分析一下，

搞懂了上面的圖，寫出代碼就容易多了，我們來看下代碼怎麼實現

public boolean isValid(String s) {
    Stack<Character> stack = new Stack<>(s.length());
    for (char c : s.toCharArray()) {
        if (c == '(')
            stack.push(')');
        else if (c == '{')
            stack.push('}');
        else if (c == '[')
            stack.push(']');
        else if (stack.isEmpty() || stack.pop() != c)
            return false;
    }
    return stack.isEmpty();
}