算法——Java实现栈

栈

定义：

栈是一种先进后出的数据结构，我们把允许插入和删除的一端称为栈顶，另一端称为栈底，不含任何元素的栈称为空栈

栈的java代码实现：

基于数组：

 import org.junit.jupiter.api.Test;

 /**
  *  用数组实现栈
  * @author wydream
  *
  */

 public class ArrayStack<T> {

     private T data[];
     private int maxSize;
     private int top;

     //初始化栈
     public ArrayStack(int maxSize) {
         this.maxSize=maxSize;
         data=(T[])new Object[maxSize];
         this.top=-1;
     }

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

     //判断栈是否已经满了
     public  boolean isFull() {
         return (top==maxSize-1);
     }

     //压栈
     public boolean push(T value) {
         if(isFull()) {
             return false;
         }
         top++;
         data[top]=value;
         return true;
     }

     //取出栈顶元素
     public T pop() {
         if(isEmpty()) {
             return null;
         }
         T tmp=data[top];
         data[top]=null;
         top--;
         return tmp;
     }

     //============测试代码============
     public static void main(String[] args) {
         ArrayStack<String> as=new ArrayStack<String>(4);
         as.push("anhui");
         as.push("shanghai");
         as.push("beijing");
         as.push("nanj");
         //测试栈已经满了的情况
         System.out.println(as.push("aa"));
         for(int i=0;i<4;i++) {
             System.out.println(as.pop());
         }
     }

 }

基于链表：

 import org.junit.jupiter.api.Test;

 /**
  *   基于链表实现的栈
  * @author wydream
  *
  */

 public class NodeStack<T> {

     private Node<T> top=null;//栈顶
     public NodeStack() {
         this.top=null;
     }

     //判断栈是否为空
     public boolean isEmpty() {
         if(top!=null) {
             return false;
         }
         return true;
     }

     //压栈
     public boolean push(T value) {
         Node<T> node=new Node<T>(value);
         node.setNext(top);
         top=node;
         return true;
     }

     //出栈
     public T pop() {
         if(top==null) {
             return null;
         }
         T tmp=top.data;
         top=top.getNext();
         return tmp;
     }
     //取出栈顶的值
     public T peek() {
         if(isEmpty()) {
             return null;
         }
         return top.data;
     }

     class Node<T>{
         private T data;//数据
         private Node<T> next;//指向下一个节点的指针
         //初始化链表
         public Node(T data) {
             this.data=data;
         }
         //获取下一个节点
         public Node<T> getNext(){
             return this.next;
         }
         //设置下一个节点
         public void setNext(Node<T> n) {
             this.next=n;
         }
         //获取节点数据
         public T getData() {
             return this.data;
         }
         //设置节点数据
         public void setData(T d) {
             this.data=d;
         }

     }

     public static void main(String[] args) {

         NodeStack<String> ns=new NodeStack<String>();

         //测试是否为空
         System.out.println("=======是否为空======");
         System.out.println(ns.isEmpty());
         System.out.println("=============");
         //压栈测试
         System.out.println("=======压栈======");
         ns.push("北京");
         ns.push("上海");
         ns.push("深证");
         ns.push("广州");
         //是否为空
         System.out.println("=======是否为空======");
         System.out.println(ns.isEmpty());
         System.out.println("=============");

         System.out.println("=======出栈=======");
         //出栈
         System.out.println(ns.pop());
         System.out.println(ns.pop());
         System.out.println(ns.pop());
         System.out.println(ns.pop());
         System.out.println(ns.pop());

         //是否为空
         System.out.println("=======是否为空======");
         System.out.println(ns.isEmpty());
         System.out.println("=============");

     }
 }

两栈共享空间：

栈有个缺陷，必须事先确定数组的大小，这样如果栈满了的话，想在存储元素就必须通过编程手段来扩充数组的容量，这样就很麻烦。于是我们就设计一个数组，里面存放着两个栈，共享这一个数组空间，这样就可以充分利用空间。数组有两个端点，两个栈有两个栈底，让一个栈的栈底为数组的0下标，另一个栈的栈为数组的长度n-1处

代码实现：

 import javax.crypto.Mac;

 /**
  *   两栈共享空间
  * @author wydream
  *
  */

 public class DoubleStatk {

     private final static int MAXSIZE=20;
     private int[] stackElem;
     private int top1; //将top1设置为指向栈1栈顶元素的存储位置即数组下标0
     private int top2; //将top2设置为指向栈2栈顶元素的存储位置即数组下标n-1

     public DoubleStatk() {
         top1=-1;
         top2=MAXSIZE;
         stackElem=new int[MAXSIZE];
     }

     //是否是空栈
     public boolean isEmptyStack() {
         if(top1==-1&&top2==MAXSIZE) {
             return true;
         }
         return false;
     }

     //清空栈
     public void clearStack() {
         top1=-1;
         top2=MAXSIZE;
     }

     //栈的长度
     public int lengthStak() {
         return (top1+1)+(MAXSIZE-top2);
     }

     //获取top1的元素
     public int getTop1Elem() {
         if(top1==-1) {
             return -1;
         }
         return stackElem[top1];
     }

     //获取top2的元素
     public int getTop2Elem() {
         if(top2==MAXSIZE) {
             return -1;
         }
         return stackElem[top2];
     }

     //压栈
     public void stackPush(int stackNumber,int e) {
         //如果栈已经满了
         if(top1+1==top2) {
             System.out.println("栈已满");
             return;
         }
         if(stackNumber==1) {
             top1+=1;
             stackElem[top1]=e;
             return;
         }
         if(stackNumber==2) {
             top2-=1;
             stackElem[top2]=e;
             return;
         }

     }

     //出栈
     public int stackPop(int stackNumber) {
         int rs;
         if(isEmptyStack()) {
             System.out.println("栈为空");
             return -1;
         }
         if(stackNumber==1) {
             rs= stackElem[top1];
             top1--;
         }else if(stackNumber==2) {
             rs=stackElem[top2];
             top2++;
         }else {
             System.out.println("输入数据有误");
             return -1;
         }
         return rs;
     }

     public void stackTraverse() {
         System.out.println("此时，栈中的元素为：");
         int i=0;
         while(i<=top1) {
             System.out.println(stackElem[i++]+" ");
         }
         i=top2;
         while(i<MAXSIZE) {
             System.out.println(stackElem[i++]+" ");
         }
         System.out.println();
     }

     public static void main(String[] args) {
         DoubleStatk seqStack=new DoubleStatk();

         //1压栈
         for(int j=1;j<=5;j++) {
             seqStack.stackPush(1,j);
         }
         //2压栈
         for(int i=MAXSIZE;i>=MAXSIZE-2;i--) {
             seqStack.stackPush(2, i);
         }
         //输出
         seqStack.stackTraverse();
         System.out.println("栈的长度为："+seqStack.lengthStak());

         seqStack.stackPop(2);
         seqStack.stackTraverse();
         System.out.println("栈1的栈顶元素为: " + seqStack.getTop1Elem());
         System.out.println("栈2的栈顶元素为: " + seqStack.getTop2Elem());
         System.out.println("栈的长度为: " + seqStack.lengthStak());

         for (int i = 6; i <= MAXSIZE-2; i++) {
             seqStack.stackPush(1,i);
         }
         seqStack.stackTraverse();
         System.out.println("栈1的栈顶元素为: " + seqStack.getTop1Elem());
         System.out.println("栈2的栈顶元素为: " + seqStack.getTop2Elem());
         System.out.println("栈顶元素为: " + seqStack.getTop2Elem());
         System.out.println("栈的长度为: " + seqStack.lengthStak());

         System.out.println("栈是否为空: " + seqStack.isEmptyStack());
         seqStack.clearStack();
         System.out.println("栈是否为空: " + seqStack.isEmptyStack());
     }

 }