恋上数据结构与算法：栈(九)

文章目录

(一)栈（Stack）的简介
(二)栈（Stack）的设计
(三)栈（Stack）的实现
(四)栈（Stack）的源码
(五)应用举例：浏览器的前进和后退
(六)练习：有效的括号01
(七)练习：有效的括号02
(八)练习：有效的括号03
(九)作业题

(一)栈（Stack）的简介

(二)栈（Stack）的设计

注意：对于栈，我们需要频繁的操作尾部元素，所以使用动态数组和链表（双向链表）都可以，对尾部元素进行增删操作的复杂度都是O(1)

(三)栈（Stack）的实现

• 第一种实现方法：继承，如下：

  import com.zzq.list.ArrayList;
  
  public class Stack<E> extends ArrayList<E> {
  
      public void push(E element) {
          add(element);
      }
  
      public E pop() {
          return remove(size - 1);
      }
  
      public E top() {
          return get(size - 1);
      }
  
  }
  

  效果如下：
  
  继承会导致Stack多了很多不需要的方法，我们一般不会直接继承，会使用下面第二种方法

• 第二种方法：组合（让ArrayList成为Stack的一部分，或者说用Stack给ArrayList做一层封装），如下：

  import com.zzq.list.ArrayList;
  import com.zzq.list.List;
  
  public class Stack<E> {
  
      private List<E> list = new ArrayList<>();
  
      public void clear() {
          list.clear();
      }
  
      public int size() {
          return list.size();
      }
  
      public boolean isEmpty() {
          return list.isEmpty();
      }
  
      public void push(E element) {
          list.add(element);
      }
  
  
      public E pop() {
          return list.remove(list.size() - 1);
      }
  
  
      public E top() {
          return list.get(list.size() - 1);
      }
  }
  

  效果也是一样的，这里不再展示了

(四)栈（Stack）的源码

其实JDK官方也提供了一个Stack类，如下：

它继承了Vector，是线程安全的

(五)应用举例：浏览器的前进和后退

注意：对用户可见的是栈顶，所以浏览器正在显示的就是栈顶页面

浏览器实现前进和后退功能需要用到两个栈，流程如下：






注意：此时输入新的网址，右边的栈就要被清空（防止前进）

其实软件的撤销（Undo）和恢复（Redo）功能也是同样的原理，如下：

(六)练习：有效的括号01

https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/

思路：我们最先拿到的{要与最后拿到的}做配对，很符合栈的先进后出

流程：

1. 比如字符串为{([])}，遇到左字符就入栈
2. 假设左字符全部入栈后，栈为{([（栈顶为[）
3. 此时遇到右字符]就用栈顶跟它比较，比较完就出栈

具体说明如下：

(七)练习：有效的括号02

代码实现如下：

    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        int len = s.length();
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            char c = s.charAt(i);
            if (c == '(' || c == '{' || c == '[') { //左括号
                stack.push(c);
            } else { //右括号
                if (stack.isEmpty()) return false;//首先判断栈是否为空
                char left = stack.pop();//已经出栈了，只能判断是否合法，不合法就返回false
                if (left == '(' && c != ')') return false;
                if (left == '{' && c != '}') return false;
                if (left == '[' && c != ']') return false;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }

(八)练习：有效的括号03

上述的代码还可以优化，如下：

    private static HashMap<Character, Character> map = new HashMap<>();

    static {
        // key(左括号) -> value(右括号)
        map.put('(', ')');
        map.put('{', '}');
        map.put('[', ']');
    }

    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        int len = s.length();
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            char c = s.charAt(i);
            if (map.containsKey(c)) { //左括号
                stack.push(c);
            } else { //右括号
                if (stack.isEmpty()) return false;//首先判断栈是否为空
                if (c != map.get(stack.pop())) return false;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }

(九)作业题

856. 括号的分数：https://leetcode-cn.com/problems/score-of-parentheses/
150. 逆波兰表达式求值：https://leetcode-cn.com/problems/evaluate-reverse-polish-notation/
了解：前缀表达式、中缀表达式和后缀表达式
224. 基本计算器：https://leetcode-cn.com/problems/basic-calculator/