数据结构-栈压栈(push), 将数据放入栈顶。弹栈(pop), 将数据从栈顶移除。编辑器都有一个undo(即撤销)

栈

栈的基本特点

先进后出, 后进先出(LIFO, Last in First Out)
除头尾节点外, 每个节点都有前驱和后继节点

栈的基本操作

压栈(push), 将数据放入栈顶。
弹栈(pop), 将数据从栈顶移除。

通过下图来认识一下栈:

栈的一些应用

举两个例子

编辑器都有一个undo(即撤销)操作, 比如我们在IDEA中写代码写错了, 想要撤销到修改之前该怎么办呢? 就需要执行undo操作了。
对于编辑器来说undo操作的原理是什么呢?
其实就是依靠栈(Stack)来维护的, 如下过程:

* 输入**沉迷**, 编辑器就会记录这个动作。这个记录方式其实就是把这个动作放入栈中, 记录了**沉迷**
* 然后输入**学习**, 编辑器的栈会在记录一次, 以同样的方式压入栈中。
* 下面如果我要输入**无法**但却输入了**无天**, 栈中也记录了这个动作。发现输入出错后, 需要撤销这个操作, 这里需要怎么做?
  * 其实是从编辑器的这个栈中取出栈顶元素, 而栈顶记录的操作是输入出错的"无天", 执行撤销就是删除这两个字。也就是把这两个字从栈顶中移除。

在比如说我们系统程序的调用, 比如有A,B,C三个方法, A调用了B, B调用了C, 那么当A方法中执行到调用B方法的时候会将A方法压入系统栈, 当B调用C的时候会把B方法压入栈, 当C方法执行完毕后, 会从栈中找出上一次执行中断的方法再次执行, 直到栈中为空。如下图:

栈的实现

入栈
出栈
栈顶元素
栈的长度
栈是否为空

我们从上面几个点来看看怎么设计一个Stack。
这里需要注意下, 我们可能会用队列, 数组或者是链表等结构来创建一个栈, 但是栈的功能都是一样的, 只不过是底层数据结构不同, 所以这里抽出一个接口来实现不同的类型的栈。

public interface Stack<E> {
    // 获取栈的长度
    int getSize();
    // 判断栈是否为空
    boolean isEmpty();
    // 数据压栈(add)
    void push(E e);
    // 数据弹栈(remove)
    E pop();
    // 获取栈顶元素
    E peek();
}

/**
 * Created by Joker on 19/9/14.
 * 利用数组来实现栈的功能
 */
public class ArrayStack<E> implements Stack<E> {

    Array<E> array ;


    public ArrayStack(int capacity) {
        this.array = new Array<>(capacity);
    }

    public ArrayStack() {
        this.array = new Array<>();
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return array.getSize();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return array.isEmpty();
    }

    @Override
    public void push(E e) {
        array.addLast(e);
    }

    @Override
    public E pop() {
        return array.removeLast();
    }

    @Override
    public E peek() {
        return array.getLast();
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuffer buff = new StringBuffer();
        buff.append("Stack: [");
        for (int i = 0; i < array.getSize(); i ++) {
            buff.append(array.get(i));
            if (i < array.getSize() - 1)
                buff.append(",");
        }

        buff.append("] top");
        return buff.toString();
    }
}

现在已经对栈有了基本的了解, 我们来看一道题目。
给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串，判断字符串是否有效。有效字符串需满足：

左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。

例子:
输入: "()" 输出: true

输入: "()[]{}" 输出: true

输入: "([)]" 输出: false

输入: "{[]}" 输出: true

输入: "(]" 输出: false

下面的示例代码比较笨重, 使用栈来解决

public boolean isValid(String s) {
        java.util.Stack<Character> stack = new Stack<>();

        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char c = s.charAt(i);
            if (c == '[' || c == '{' || c == '(') {
                stack.push(c);
            } else {

                if (stack.isEmpty())
                    return false;

                Character character = stack.pop();
                if (c == ')' && character != '(')
                    return false;
                if (c == '}' && character != '{')
                    return false;
                if (c == ']' && character != '[')
                    return false;
            }
        }

        return stack.isEmpty()
}