数据结构（Java语言）——Stack简单实现

栈是限制插入和删除仅仅能在一个位置上进行的表。该位置是表的末端，叫做栈的顶top。对栈的基本操作有进栈push和出栈pop，前者相当于插入。后者这是删除最后插入的元素。

栈有时又叫先进先出FIFO表。

因为栈操作是常数时间。因此除非在特殊情况下，栈不会产生明显改进。

栈的第一种实现方法是使用单链表。通过在表的顶端插入来实现push，通过删除表顶端元素实现pop。top操作仅仅是返回顶端元素的值。另外一种实现方法是使用数组，避免了链并且是更流行的解决方式。栈的栈顶用topOfStack来指向表示，对于空栈该值为-1。为将某个元素x推入栈中，我们使topOfStack加1然后置theItems[topOfStack]=x。

为了弹出栈顶元素，pop()返回theItems[topOfStack]然后topOfStack减1。

这些操作不仅以常数执行，并且是以非常快的常数时间执行。在某些机器上，若在带有自增和自减寻址功能的寄存器上操作，则整数的push和pop都能够写成一条机器指令。现代的计算机将栈操作作为指令系统的一部分，由此可见，栈非常可能是计算机在数组之后最主要的数据结构。

下面是一个用数组实现的栈，结构和数组非常像。但简化了操作，当中的main函数用作測试：

import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;

public class MyStack<AnyType> implements Iterable<AnyType> {
	private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

	private int theSize;
	private AnyType[] theItems;
	private int topOfStack;

	public MyStack() {
		clear();
	}

	public void clear() {
		theSize = 0;
		topOfStack = -1;
		ensureCapacity(DEFAULT_CAPACITY);
	}

	public int size() {
		return theSize;
	}

	public boolean isEmpty() {
		return size() == 0;
	}

	public void trumToSize() {
		ensureCapacity(size());
	}

	@SuppressWarnings("unchecked")
	public void ensureCapacity(int newCapacity) {
		if (newCapacity < size()) {
			return;
		}
		AnyType[] old = theItems;
		theItems = (AnyType[]) new Object[newCapacity];
		for (int i = 0; i <= topOfStack; i++) {
			theItems[i] = old[i];
		}
		theSize = newCapacity;
	}

	public AnyType top() {
		if (size() == 0) {
			throw new NullPointerException();
		}
		return theItems[topOfStack];
	}

	public AnyType pop() {
		if (size() == 0) {
			throw new NullPointerException();
		}
		return theItems[topOfStack--];
	}

	public void push(AnyType x) {
		if (topOfStack + 1 == size()) {
			ensureCapacity(size() * 2 + 1);
		}
		theItems[++topOfStack] = x;
	}

	@Override
	public Iterator<AnyType> iterator() {
		return new StackIterator();
	}

	private class StackIterator implements Iterator<AnyType> {
		private int current = 0;

		public boolean hasNext() {
			return current <= topOfStack;
		}

		public AnyType next() {
			if (!hasNext()) {
				throw new NoSuchElementException();
			}
			return theItems[current++];
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		MyStack<Integer> stack = new MyStack<Integer>();
		stack.push(1);
		stack.push(2);
		stack.push(3);
		stack.pop();
		stack.push(4);
		stack.push(5);
		Iterator<Integer> iterator = stack.iterator();
		while (iterator.hasNext()) {
			System.out.print(iterator.next() + " ");
		}
	}
}

输出结果：

1 2 4 5