Java 数据结构与算法 - 栈

概述

栈是一种数据结构，它只允许在一端进行数据操作。它只允许访问最后插入的数据。栈也被称为后进先出 (LIFO) 数据结构，并且 Push 和 Pop 操作以这样一种方式相关联：只有最后一个被 Push（添加到栈中）的项目才能被 Pop（从栈中移除）。

栈的表示

我们将在本文中使用数组来实现栈。

基本操作

以下是栈的两个主要操作。

• Push − 将元素推入栈顶。

• Pop − 从栈顶弹出元素。

栈还支持其他一些操作。

• Peek − 获取栈顶元素。

• isFull − 检查栈是否已满。

• isEmpty − 检查栈是否为空。

Push 操作

每当一个元素被推入栈时，栈会将该元素存储在存储区的顶部，并递增顶部索引以备后用。如果存储区已满，则通常会显示错误消息。

// push item on the top of the stack 
public void push(int data) {

   if(!isFull()){
      // increment top by 1 and insert data 
      intArray[++top] = data;
   }else{
      System.out.println("Cannot add data. Stack is full.");
   }      
}

Pop 操作

每当需要从栈中弹出元素时，栈会从存储区的顶部检索该元素，并递减顶部索引以备后用。

// pop item from the top of the stack 
public int pop() {
   // retrieve data and decrement the top by 1 
   return intArray[top--];        
}

栈的实现

Stack.java

package com.tutorialspoint.datastructure;

public class Stack {
   private int size;           // size of the stack
   private int[] intArray;     // stack storage
   private int top;            // top of the stack

   // Constructor 
   public Stack(int size){
      this.size = size;           
      intArray = new int[size];   //initialize array
      top = -1;                   //stack is initially empty
   }

   // Operation : Push
   // push item on the top of the stack 
   public void push(int data) {

      if(!isFull()){
         // increment top by 1 and insert data 
         intArray[++top] = data;
      }else{
         System.out.println("Cannot add data. Stack is full.");
      }      
   }

   // Operation : Pop
   // pop item from the top of the stack 
   public int pop() {
      //retrieve data and decrement the top by 1
      return intArray[top--];        
   }

   // Operation : Peek
   // view the data at top of the stack    
   public int peek() {       
      //retrieve data from the top
      return intArray[top];
   }

   // Operation : isFull
   // return true if stack is full 
   public boolean isFull(){
      return (top == size-1);
   }
   
   // Operation : isEmpty
   // return true if stack is empty 
   public boolean isEmpty(){
      return (top == -1);
   }
}

演示程序

StackDemo.java

package com.tutorialspoint.datastructure;

public class StackDemo {
   public static void main (String[] args){

      // make a new stack
      Stack stack = new Stack(10);

      // push items on to the stack
      stack.push(3);
      stack.push(5);
      stack.push(9);
      stack.push(1);
      stack.push(12);
      stack.push(15);

      System.out.println("Element at top of the stack: " + stack.peek());
      System.out.println("Elements: ");
	  
      // print stack data 
      while(!stack.isEmpty()){
         int data = stack.pop();
         System.out.println(data);
      }
	         
      System.out.println("Stack full: " + stack.isFull());
      System.out.println("Stack empty: " + stack.isEmpty());
   }
}

如果我们编译并运行上述程序，则会产生以下结果：

Element at top of the stack: 15
Elements: 
15
12
1
9
5
3
Stack full: false
Stack empty: true