100天iOS数据结构与算法实战 Day02 - 栈

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说明:由于受限,文中外链可以在最后,点击阅读原文查看

栈的特性

栈 的特性是先进后出。

动画描述

栈最常见的场景

  • 栈在iOS开发中常见的是导航栈,push pop 操作就是这种进栈出栈的操作。

  • 你调用函数的时候,这个返回地址被放到栈中,当函数结束时,使用该返回地址跳回调用者,这是记录函数调用过程的完美体现。

和栈有关的算法题目

  • Valid Parentheses

  • Basic Calculator

  • Evaluate Reverse Polish Notation

  • Implement Queue using Stacks

  • Implement Stack using Queues

  • Simplify Path

实现方式

主要有两种方法来实现栈:使用数组,使用链表。我们代码是用数组来实现的。

栈的基本操作方式

    DSStack *testStack = [[DSStack alloc] initWithSize:4];

    [testStack push:@"1"];

    [testStack push:@"2"];

    [testStack push:@"5"];

    [testStack popLastObject];

    NSLog(@"%@",testStack);

主要代码

    - (instancetype)initWithSize:(NSUInteger)size

    {

    self = [super init];

    if (self) {

    if (size > 0) {

    _stackArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:size];

    _maxStackSize = size;

    }

    else {

    NSAssert(size != 0, @"Stack size must be > 0");

    }

    }

    return self;

    }

初始化给定大小,这样是有好处的。因为如果数组容量满的时候为了增加容量,频繁的动态创建数组 copy数组会消耗一定的内存

    - (void)push:(id)object

    {

    if ([self isFull] && self.maxStackSize) {

    NSMutableArray *newArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:_maxStackSize*2];

    self.stackArray = [newArray mutableCopy];

    _maxStackSize = _maxStackSize*2;

    }

    if (object != nil) {

    [self.stackArray addObject:object];

    }

    else {

    NSAssert(object != nil, @"You can't push nil object to stack");

    }

    }

如果当前数组填充满了 则创建一个两倍容量的数组copy一份给原来的数组

    - (id)popLastObject

    {

        id object = [self peek];

        [self.stackArray removeLastObject];

        return object;

    }

如果当前数组不为空,存在数组最后一个对象则直接返回 并移除掉。

优化:

提供了一个初始化传入size的值是为了预估空间比较合理。如果没有预估好,频繁扩容会造成不断申请内存然后copy。举个例子提前初始化容量和不指定容量的对比效果图看下图:

为了避免这个问题提供一个压缩空间的方法

    - (void)compressedStack

    {

    int capacitySize = (int)(_maxStackSize * 0.9);

    int stackSize = (int)(self.stackArray.count);

    if( stackSize < capacitySize ) {

    NSMutableArray *newArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:stackSize];

    self.stackArray = [newArray mutableCopy];

    _maxStackSize = stackSize;

    }

    }

如果当前栈内元素个数小于容量的90% ,那么压缩栈把容量设置为当前栈的实际元素个数。

栈操作复杂度

压栈操作是将新元素压入数组的尾部,而不是头部。在数组的头部插入元素是一个很耗时的操作,它的时间复杂度为 O(n),因为需要将现有元素往后移位为新元素腾出空间。而在尾部插入元素的时间复杂度为 O(1);无论数组有多少元素,这个操作所消耗的时间都是一个常量。

栈的实现Demo

[https://github.com/renmoqiqi/100-Days-Of-iOS-DataStructure-Algorithm/tree/master/Day02]