【栈和队列】2、栈的基本实现 - Java
简单记录 - bobo老师的玩转算法系列–玩转数据结构 - 栈和队列
栈的实现
Stack<E>
- void push(E)
- E pop()
- E peek()
- int getSize()
- boolean isEmpty()
push 入栈 pop 出栈 peek(top) 看栈顶元素
getSize()看栈一共元素 isEmpty()是否为空
从用户的角度看,支持这些操作就好
具体底层实现,用户不关心
实际底层有多种实现方式
我们开发者要深入理解、实现
ArrayStack<E>
implementInterface Stack<E>
- void push(E)
- E pop()
- E peek()
- int getSize()
- boolean isEmpty()
ArrayStack实现了Stack接口
实践 栈的实现
Array
public class Array<E> {
private E[] data;
private int size;
// 构造函数,传入数组的容量capacity构造Array
public Array(int capacity){
data = (E[])new Object[capacity];
size = 0;
}
// 无参数的构造函数,默认数组的容量capacity=10
public Array(){
this(10);
}
// 获取数组的容量
public int getCapacity(){
return data.length;
}
// 获取数组中的元素个数
public int getSize(){
return size;
}
// 返回数组是否为空
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
// 在index索引的位置插入一个新元素e
public void add(int index, E e){
if(index < 0 || index > size)
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");
if(size == data.length)
resize(2 * data.length);
for(int i = size - 1; i >= index ; i --)
data[i + 1] = data[i];
data[index] = e;
size ++;
}
// 向所有元素后添加一个新元素
public void addLast(E e){
add(size, e);
}
// 在所有元素前添加一个新元素
public void addFirst(E e){
add(0, e);
}
// 获取index索引位置的元素
public E get(int index){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal.");
return data[index];
}
public E getLast(){
return get(size - 1);
}
public E getFirst(){
return get(0);
}
// 修改index索引位置的元素为e
public void set(int index, E e){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Set failed. Index is illegal.");
data[index] = e;
}
// 查找数组中是否有元素e
public boolean contains(E e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i].equals(e))
return true;
}
return false;
}
// 查找数组中元素e所在的索引,如果不存在元素e,则返回-1
public int find(E e){
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
if(data[i].equals(e))
return i;
}
return -1;
}
// 从数组中删除index位置的元素, 返回删除的元素
public E remove(int index){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");
E ret = data[index];
for(int i = index + 1 ; i < size ; i ++)
data[i - 1] = data[i];
size --;
data[size] = null; // loitering objects != memory leak
if(size == data.length / 4 && data.length / 2 != 0)
resize(data.length / 2);
return ret;
}
// 从数组中删除第一个元素, 返回删除的元素
public E removeFirst(){
return remove(0);
}
// 从数组中删除最后一个元素, 返回删除的元素
public E removeLast(){
return remove(size - 1);
}
// 从数组中删除元素e
public void removeElement(E e){
int index = find(e);
if(index != -1)
remove(index);
}
@Override
public String toString(){
StringBuilder res = new StringBuilder();
res.append(String.format("Array: size = %d , capacity = %d\n", size, data.length));
res.append('[');
for(int i = 0 ; i < size ; i ++){
res.append(data[i]);
if(i != size - 1)
res.append(", ");
}
res.append(']');
return res.toString();
}
// 将数组空间的容量变成newCapacity大小
private void resize(int newCapacity){
E[] newData = (E[])new Object[newCapacity];
for(int i = 0 ; i < size ; i ++)
newData[i] = data[i];
data = newData;
}
}
Stack interface
public interface Stack<E> {
int getSize();
boolean isEmpty();
void push(E e);
E pop();
E peek();
}
ArrayStack<E>
implementInterface Stack<E>
public class ArrayStack<E> implements Stack<E> {
private Array<E> array;
public ArrayStack(int capacity){
array = new Array<>(capacity);
}
public ArrayStack(){
array = new Array<>();
}
@Override
public int getSize(){
return array.getSize();
}
@Override
public boolean isEmpty(){
return array.isEmpty();
}
public int getCapacity(){
return array.getCapacity();
}
@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(){
StringBuilder res = new StringBuilder();
res.append("Stack: ");
res.append('[');
for(int i = 0 ; i < array.getSize() ; i ++){
res.append(array.get(i));
if(i != array.getSize() - 1)
res.append(", ");
}
res.append("] top");
return res.toString();
}
}
Main
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayStack<Integer> stack = new ArrayStack<>();
for(int i = 0 ; i < 6 ; i ++){
stack.push(i);
System.out.println(stack);
}
System.out.println("isEmpty:" + stack.isEmpty());
System.out.println("Size:" + stack.getSize());
for(int i = 0 ; i < 6 ; i ++){
stack.pop();
System.out.println(stack);
}
System.out.println("isEmpty:" + stack.isEmpty());
}
}
Result
D:\Environments\jdk-11.0.2\bin\java.exe -javaagent:D:\Java\ideaIU-2019.2.win\lib\idea_rt.jar=4439:D:\Java\ideaIU-2019.2.win\bin -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\IdeaProjects\imooc\Play-with-Data-Structures\03-Stacks-and-Queues\02-Array-Stack\target\classes Main
Stack: [0] top
Stack: [0, 1] top
Stack: [0, 1, 2] top
Stack: [0, 1, 2, 3] top
Stack: [0, 1, 2, 3, 4] top
Stack: [0, 1, 2, 3, 4, 5] top
isEmpty:false
Size:6
Stack: [0, 1, 2, 3, 4] top
Stack: [0, 1, 2, 3] top
Stack: [0, 1, 2] top
Stack: [0, 1] top
Stack: [0] top
Stack: [] top
isEmpty:true
Process finished with exit code 0
栈的复杂度分析
ArrayStack<E>
- void push(E) O(1) 均摊
- E pop() O(1) 均摊
- E peek() O(1)
- int getSize() O(1)
- boolean isEmpty() O(1)
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