数据结构与算法学习笔记（JAVA）——第五章 栈

一、介绍（Stack）

1. 基本概念

• 栈是一个先入后出的有序列表
• 栈是限制线性表中元素的插入和删除只能在线性表的同一端进行的一种特殊线性表。允许插入和删除的一段，变化的一端为栈顶，另一端为固定的一端，为栈底。
• 最先放入栈的元素在栈底，最后放入的元素在栈顶。删除元素刚好相反。
• 栈的两个基本操作，出栈（pop）和入栈（Push）,如下如：

入栈：

出栈：

2. 应用场景

• 函数的调用：在执行子函数序前，会先将子函数的地址存入到堆栈中，直到子函数执行完成后再将地址pop，以回到原来的函数中。
• 处理递归调用：和函数调用类似，除了存储子函数的地址外，还会将参数、区域变量等数据存入到堆栈中
• 表达式的转化(中缀表达式转化为后缀表达式)与求值
• 二叉树的遍历
• 深度优先搜索算法

二、栈的代码实现

1. 思路分析

2. 代码实现

// 新建一个类，用来定义栈
class StackList{
    private int maxSize; // 表示栈的大小
    private int top; // 表示栈顶
    private int[] stack; // 定义一个数组，表示栈

    public StackList(int maxSize){
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[maxSize];
    }

    // 判断栈是否满
    public boolean isFull(){
        return top == maxSize;
    }

    // 判断栈是否空
    public boolean isEmpty(){
        return top == -1;
    }

    // 入栈
    public void push(int value){
        // 判断栈是否满
        if(isFull()){
            System.out.println("栈满~~");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    // 出栈
    public int pop(){
        // 判断栈是否满
        if(isEmpty()){
            // 抛出异常
            throw new RuntimeException("栈空");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    // 显示栈
    public void show(){
        if (isEmpty()){
            System.out.println("栈空，没有数据");
            return;
        }
        // 从栈顶开始展示数据
        for (int i = top; top >= 0; top--){
            System.out.printf("Stack[%d]=%d/n",i,stack[i]);
        }
    }
}

测试用例

public static void main(String[] args){
        StackList stack = new StackList(4);
        String key = "";
        boolean loop = true; // 控制是否退出
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        while (loop){
            System.out.println("show: 表示显示栈");
            System.out.println("exit: 退出程序");
            System.out.println("push: 入栈");
            System.out.println("pop: 出栈");
            System.out.println("请输入你的选择");
            key = scanner.next();
            switch (key){
                case "show":{
                    stack.show();
                    break;
                }
                case "exit":{
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                }
                case "push": {
                    System.out.println("请输入一个数字");
                    int value = scanner.nextInt();
                    stack.push(value);
                    break;
                }
                case "pop": {
                    try {
                        int res = stack.pop();
                        System.out.printf("出栈的数据是%d\n",res);
                    } catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }

三、栈的应用

1. 综合计算器

2. 前缀、中缀和后缀表达式