Java 实现栈的三种方式

时间:2021-05-20

栈:LIFO(后进先出),自己实现一个栈,要求这个栈具有push()、pop()(返回栈顶元素并出栈)、peek() (返回栈顶元素不出栈)、isEmpty()这些基本的方法。

一、采用数组实现栈

提示:每次入栈之前先判断栈的容量是否够用,如果不够用就用Arrays.copyOf()进行扩容

import java.util.Arrays;/** * 数组实现栈 * @param <T> */class Mystack1<T> { //实现栈的数组 private Object[] stack; //数组大小 private int size; Mystack1() { stack = new Object[10];//初始容量为10 } //判断是否为空 public boolean isEmpty() { return size == 0; } //返回栈顶元素 public T peek() { T t = null; if (size > 0) t = (T) stack[size - 1]; return t; } public void push(T t) { expandCapacity(size + 1); stack[size] = t; size++; } //出栈 public T pop() { T t = peek(); if (size > 0) { stack[size - 1] = null; size--; } return t; } //扩大容量 public void expandCapacity(int size) { int len = stack.length; if (size > len) { size = size * 3 / 2 + 1;//每次扩大50% stack = Arrays.copyOf(stack, size); } }} public class ArrayStack { public static void main(String[] args) { Mystack1<String> stack = new Mystack1<>(); System.out.println(stack.peek()); System.out.println(stack.isEmpty()); stack.push("java"); stack.push("is"); stack.push("beautiful"); stack.push("language"); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.isEmpty()); System.out.println(stack.peek()); }}

二、采用链表实现栈

/** * 链表实现栈 * * @param <T> */class Mystack2<T> { //定义链表 class Node<T> { private T t; private Node next; } private Node<T> head; //构造函数初始化头指针 Mystack2() { head = null; } //入栈 public void push(T t) { if (t == null) { throw new NullPointerException("参数不能为空"); } if (head == null) { head = new Node<T>(); head.t = t; head.next = null; } else { Node<T> temp = head; head = new Node<>(); head.t = t; head.next = temp; } } //出栈 public T pop() { T t = head.t; head = head.next; return t; } //栈顶元素 public T peek() { T t = head.t; return t; } //栈空 public boolean isEmpty() { if (head == null) return true; else return false; }} public class LinkStack { public static void main(String[] args) { Mystack2 stack = new Mystack2(); System.out.println(stack.isEmpty()); stack.push("Java"); stack.push("is"); stack.push("beautiful"); System.out.println(stack.peek()); System.out.println(stack.peek()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.isEmpty()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.isEmpty()); }}

三、采用LinkedList实现栈

push-----addFirst()
pop-------removeFirst()
peek-----getFirst()
isEmpty-isEmpty()

import java.util.LinkedList; /** * LinkedList实现栈 * * @param <T> */class ListStack<T> { private LinkedList<T> ll = new LinkedList<>(); //入栈 public void push(T t) { ll.addFirst(t); } //出栈 public T pop() { return ll.removeFirst(); } //栈顶元素 public T peek() { T t = null; //直接取元素会报异常,需要先判断是否为空 if (!ll.isEmpty()) t = ll.getFirst(); return t; } //栈空 public boolean isEmpty() { return ll.isEmpty(); }} public class LinkedListStack { public static void main(String[] args) { ListStack<String> stack = new ListStack(); System.out.println(stack.isEmpty()); System.out.println(stack.peek()); stack.push("java"); stack.push("is"); stack.push("beautiful"); System.out.println(stack.peek()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.isEmpty()); System.out.println(stack.peek()); }}

接着分享java使用两种方式实现简单栈

两种栈的不同点

基于数组实现的栈需要指定初始容量,栈的大小是有限的(可以利用动态扩容改变其大小),基于链表实现的栈则是没有大小限制的。

基于数组实现栈

数组实现栈的主要方法就是标识栈顶在数组中的位置,初始化时可以将栈顶指向为-1的虚拟位置,元素入栈则栈顶元素加1,出栈则栈顶元素减一,栈的元素容量为栈顶指针当前位置加1,且不能超过底层数组的最大容量。

/** * 以数组为底层实现栈 * @param <T> */public class MyStackOfArray<T> { private Object[] data;//底层数组 private int maxSize = 0;//栈存储的最大元素个数 private int top = -1;//初始时栈顶指针指向-1 //默认初始化容量为10的栈 public MyStackOfArray(){ this(10); } //初始化指定大小的栈 public MyStackOfArray(int initialSize){ if(initialSize >= 0){ this.maxSize = initialSize; data = new Object[initialSize]; top = -1; }else{ throw new RuntimeException("初始化容量不能小于0" + initialSize); } } //入栈,栈顶指针先加一再填入数据 public boolean push(T element){ if(top == maxSize - 1){ throw new RuntimeException("当前栈已满,无法继续添加元素"); }else{ data[++top] = element; return true; } } //查看栈顶元素 public T peek(){ if(top == -1) throw new RuntimeException("栈已空"); return (T) data[top]; } //出栈,先弹出元素再将栈顶指针减一 public T pop(){ if(top == -1) throw new RuntimeException("栈已空"); return (T) data[top--]; } //判断当前栈是否为空,只需判断栈顶指针是否等于-1即可 public boolean isEmpty(){ return top == -1; } public int search(T element){ int i = top; while (top != -1){ if(peek() != element) top--; else break; } int result = top + 1; top = i; return top; } public static void main(String[] args) { MyStackOfArray<Integer> myStackOfArray = new MyStackOfArray<>(10); for(int i = 0; i < 10; i++){ myStackOfArray.push(i); } System.out.println("测试是否执行"); for(int i = 0; i < 10; i++){ System.out.println(myStackOfArray.pop()); } }}

基于链表实现栈

基于链表实现栈只要注意控制栈顶指针的指向即可。

/** * 链表方式实现栈 * @param <E> */public class MyStack<E> { /** * 内部节点类 * @param <E> */ private class Node<E>{ E e; Node<E> next; public Node(){} public Node(E e, Node<E> next){ this.e = e; this.next = next; } } private Node<E> top;//栈顶指针 private int size;//栈容量 public MyStack(){ top = null; } //入栈,将新节点的next指针指向当前top指针,随后将top指针指向新节点 public boolean push(E e){ top = new Node(e, top); size++; return true; } //判断栈是否为空 public boolean isEmpty(){ return size == 0; } //返回栈顶节点 public Node<E> peek(){ if(isEmpty()) throw new RuntimeException("栈为空"); return top; } //出栈,先利用临时节点保存要弹出的节点值,再将top指针指向它的下一个节点,并将弹出的节点的next指针赋空即可 public Node<E> pop(){ if(isEmpty()) throw new RuntimeException("栈为空"); Node<E> value = top; top = top.next; value.next = null; size--; return value; } //返回当前栈的大小 public int length(){ return size; } public static void main(String[] args) { MyStack<Integer> myStack = new MyStack<>(); for(int i = 0; i < 10; i++){ myStack.push(i); } for(int i = 0; i < 10; i++){ System.out.println(myStack.pop().e); } }}

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