数据结构系列之栈

  • A+
所属分类:数据结构

如何理解栈?

栈是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表,并满足后进者先出,先进者后出的特性。

为了加深概念,举个例子大家小时候一定玩过玩具手枪吧,手枪的弹夹其实就是一个数据结构“栈”的模型。如下图:

数据结构系列之栈

是不是很形象,想一想,手枪的弹夹在装弹的时候是一个一个从下往上的装,装满后,等待发射后,第一个被发射出去的子弹是最后一个装上去的,而最先装进去的子弹却是最后一个发射出去的,恰恰满足了栈的“先进后出,后进先出”的特性。

如何去实现栈?

1. 用数组实现的栈,叫做顺序栈
2. 用链表实现的栈,叫做链式栈

来看看操作栈的一些常用方式,如下图:

Java代码实现栈的片段代码

package stack;

/**
 * @Description 数组栈(链式栈)
 * @date 2019-06-25 15:21
 * @Copyright 2019 Alibaba.com All right reserved.
 */
public class ArrayStack {
    /**
     * 栈内元素
     */
    Object[] items;
    /**
     * 栈元素个数
     */
    int size;
    /**
     * 栈大小
     */
    int count;

    /**
     * 初始化栈对象
     *
     * @param count
     */
    public ArrayStack(int count) {
        this.items = new Object[count];
        this.count = count;
        this.size = 0;
    }

    /**
     * 入栈操作
     *
     * @param item
     */
    public void push(Object item) {

        //如果栈内元素个数等于栈大小,不进行入栈操作
        if (size == count) {
            System.out.println("stack already is full");
            return;
        }
        //进行入栈操作
        items[size] = item;
        //栈元素大小累加
        ++size;
        System.out.println(item + " into stack");
    }

    /**
     * 出栈操作 删除栈顶元素,并且返回被删除的元素
     *
     * @return
     */
    public Object pop() {
        //栈中未空元素化,返回null
        if (size == 0) {
            return null;
        }
        //查找栈顶元素(下标最大的元素,由于数组下标是从0开始,故需要-1)
        Object item = items[size - 1];
        //删除栈顶元素
        items[size - 1] = null;
        //栈元素大小递减
        --size;
        System.out.println(item + " already remove ~");
        return item;
    }
}

栈的应用

  1. 栈在函数调用中的应用
    操作系统给每个线程分配了一块独立的内存空间,这块内存被组织成“栈”这种结构,用来存储函数调用时的临时变量。每进入一个函数,就会将其中的临时变量作为栈帧入栈,当被调用函数执行完成,返回之后,将这个函数对应的栈帧出栈。
  2. 栈在表达式求值中的应用(比如:34+13*9+44-12/3)
    利用两个栈,其中一个用来保存操作数,另一个用来保存运算符。我们从左向右遍历表达式,当遇到数字,我们就直接压入操作数栈;当遇到运算符,就与运算符栈的栈顶元素进行比较,若比运算符栈顶元素优先级高,就将当前运算符压入栈,若比运算符栈顶元素的优先级低或者相同,从运算符栈中取出栈顶运算符,从操作数栈顶取出2个操作数,然后进行计算,把计算完的结果压入操作数栈,继续比较。
  3. 栈在括号匹配中的应用(比如:{}{()})
    用栈保存为匹配的左括号,从左到右一次扫描字符串,当扫描到左括号时,则将其压入栈中;当扫描到右括号时,从栈顶取出一个左括号,如果能匹配上,则继续扫描剩下的字符串。如果扫描过程中,遇到不能配对的右括号,或者栈中没有数据,则说明为非法格式。
    当所有的括号都扫描完成之后,如果栈为空,则说明字符串为合法格式;否则,说明未匹配的左括号为非法格式。
  4. 如何实现浏览器的前进后退功能?
    我们使用两个栈X和Y,我们把首次浏览的页面依次压如栈X,当点击后退按钮时,再依次从栈X中出栈,并将出栈的数据一次放入Y栈。当点击前进按钮时,我们依次从栈Y中取出数据,放入栈X中。当栈X中没有数据时,说明没有页面可以继续后退浏览了。当Y栈没有数据,那就说明没有页面可以点击前进浏览了。
  • 我的微信
  • 加好友一起交流!
  • weinxin
  • 微信公众号
  • 关注公众号获取分享资源!
  • weinxin

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: