java学习笔记(基础篇)—数组模拟实现栈

栈的概念

• 先进后出策略(LIFO)
• 是一种基本数据结构
• 栈的分类有两种：1.静态栈（数组实现） 2.动态栈（链表实现）
• 栈的模型图如下：
  
  

需求分析

在编写代码之前，我习惯先对要实现的程序进行需求分析，比如用什么数据结构存储数据，需要实现哪些基本的功能等。这次是通过数组模拟实现栈，所以是一个静态栈，但是我在栈满时通过arraycopy函数自动扩容，后面会细说。

我们要实现的功能至少应该包含以下功能：

public class Stack {
	private int[] array;//模拟栈
	private int length = 0;//栈总长度
	private int size = 0;//栈存在元素个数

	public Stack() {
		this(10);
	}
	public Stack(int length) {
		array = new int[length];
		this.length = length;
	}
	//入栈
	public void push(int num) {}

	//出栈
	public int pop() {}

	//栈是否为空
	public boolean isEmpty() {}

	//栈是否已满,已满则每次扩容5个单位
	public boolean isFull() {}

	//清除栈所有元素
	public void removeAll() {}

	//获取栈内存在元素个数
	public int getSize() {}

	//获取栈的总长度
	public int getLength() {}
}

具体实现

1. 入栈push()
   
   首先判断当前栈是否已满，如果已满则扩容；此时栈内存在元素size增加1。

	//入栈
	public void push(int num) {
		isFull();
		array[length-1-size] = num;
		size++;
	}

1. 出栈pop()
   
   判断当前栈是否为空，为空则返回0；不为空，将数组中最靠近下标0的非0元素置0；此时栈内元素size减1，并返回出栈的值；

	//出栈
	public int pop() {
		if(isEmpty()) {
			return 0;
		}
		int result = 0;
		for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			if (array[i]==0) {
				continue;
			}
			result = array[i];
			array[i] = 0;
			size--;
			break;
		}
		return result;
	}

1. 栈是否为空isEmpty()

	//栈是否为空
	public boolean isEmpty() {
		if(size==0) {
			System.out.println("栈为空！");
			return true;
		}
		return false;
	}

1. 栈是否已满,已满则每次扩容5个单位isFull()
   
   如果栈内存在的元素个数等于数组长度，则表示栈已满；通过new一个新的更大的数组，调用arraycopy方法将b的引用赋给array，并且数组的长度也要加长。
   
   arraycopy()的参数含义如下：

		/**
		 * 参数含义
		 * @param src 原数组对象的引用
		 * @param srcPos 原数组要拷贝的数据的原始位置
		 * @param dest 目标数组对象的引用
		 * @param destPos 目标数组要拷贝的数据的原始位置
		 * @param length 原数组要拷贝的长度
		 */
		   public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,Object dest, int destPos, int length);

	//栈是否已满,已满则每次扩容5个单位
	public boolean isFull() {
		if (size==length) {
			//System.out.println("当前栈已满，扩容5个单位。");
			int[] b = new int[length+5];
			System.arraycopy(array, 0, b, 5, length);
			array = b;
			this.length += 5;
			return true;
		}
		return false;
	}

1. 清除栈所有元素removeAll()
   
   清除所有元素就是遍历一遍数组，将全部元素的值置0；

	//清除栈所有元素
	public void removeAll() {
		for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			if (array[i]!=0) {
				array[i] = 0;
				size--;
			}
		}
	}

1. 获取栈内存在元素个数getSize()

	//获取栈内存在元素个数
	public int getSize() {
		return size;
	}

1. 获取栈的总长度getLength()

	//获取栈的总长度
	public int getLength() {
		return length;
	}

测试

public class StackTest {
	public static void main(String[] args) {
		//创建一个默认长度为10的栈
		Stack stack = new Stack(2);
		//入栈
		stack.push(10);
		stack.push(9);
		stack.push(8);
		System.out.println("当前栈元素个数:"+stack.getSize());
		System.out.println("当前栈的总长度:"+stack.getLength());
		stack.printStack();

		//出栈
		int p = stack.pop();
		System.out.println("当前出栈元素的值:"+p);
		System.out.println("当前栈元素个数:"+stack.getSize());
		System.out.println("当前栈的总长度:"+stack.getLength());
		stack.printStack();

		//清空栈
		stack.removeAll();
		//stack.isEmpty();
		int p2 = stack.pop();
		System.out.println("当前出栈元素的值:"+p2);
		System.out.println("当前栈元素个数:"+stack.getSize());
		System.out.println("当前栈的总长度:"+stack.getLength());
	}
}

测试结果：

当前栈元素个数:3
当前栈的总长度:7
当前栈情况:8 9 10
当前出栈元素的值:8
当前栈元素个数:2
当前栈的总长度:7
当前栈情况:9 10
栈为空！
当前出栈元素的值:0
当前栈元素个数:0
当前栈的总长度:7

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到这里就要结束了，后续如果有时间也会出一篇链表实现栈的文章，欢迎来访问我的个人网站，最新文章都会首先在那里发布哦^^