诚之和:使用Java的数组和链表模拟栈的实现

栈属于数据结构的一种，也是比较常用的一种数据结构。下面文章，将通过Java的数组和链表的形式模拟栈结构的实现，来帮助大家对于栈的理解。

一、何为栈？

栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。

栈可以类比成现实生活中的弹夹或者羽毛球桶

二、用数组实现栈

用数组模拟栈的思路分析如图：

1.定义一个top变量（指针）表示栈顶初始化为-1.
2.定义一个变量来记录栈的大小。
3.入栈操作有数据加入到栈中：top++; arr[top]=value;
4.出栈操作： int value=arr[top]; top–; return value;

下面看完整代码示例：

class Stack{
    public int maxsize;//栈的大小
    public int top=-1;//栈顶
    public int[] arr;

    public Stack(int maxsize) {
        this.maxsize = maxsize;
        arr=new int[maxsize];
    }

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

    //添加一个元素
    public void push(int value){
        if(isFull()){
            throw new RuntimeException("栈满");
        }
        top++;
        arr[top]=value;
    }
    //弹出一个元素
    public int pop(){
        if(isEmpty())
            throw new RuntimeException("栈空");
        int value=arr[top];
        top--;
        return value;
    }
    //遍历栈中的元素
    public void traverse(){
        if (isEmpty()){
            return;
        }
        //需要从栈顶开始显示数据
        for(int i = top; i >= 0 ; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]=%d
", i, arr[i]);
        }
        }
    }

入栈操作 top++;arr[top]=value;其实可以直接改写为arr[++top]=value;
出栈操作可以将 int value=arr[top]; top–;return value;改为return arr[top–];

三、链表实现栈

思路分析：

入栈操作：用一个临时节点保存当前栈顶节点，将入栈的新节点作为栈顶元素，并将next域指向原来的旧节点。 Node temp=top; top.setNext(temp);

出栈操作：先判断栈是否为空，不为空则将top节点的数据返回，并将top指向top的下一个next域：top=top.getNext();

public class LinkedListStack<V> {
      static class Node<V>{
        private V data;
        private Node<V> next;

        public V getData() {
            return data;
        }

        public void setData(V data) {
            this.data = data;
        }

        public Node<V> getNext() {
            return next;
        }

        public void setNext(Node<V> next) {
            this.next = next;
        }
    }
    public int stackSize;//栈内元素的个数
    public Node<V> top;//栈顶元素

    public LinkedListStack() {
        stackSize = 0;
        top = null;
    }

    //入栈
    public void push(V element){
        Node<V> temp=top;
        top=new Node<>();
        top.setData(element);
        top.setNext(temp);
        stackSize++;
    }
    //出栈
    public V pop(){
        if (isEmpty())
            throw new RuntimeException("empty stack");
        V value=top.getData();
        //栈顶指向下一个元素
        top=top.getNext();
        stackSize--;
        return value;
    }
    //查看栈顶元素
    public V peek(){
        return top.getData();
    }
    //判断是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return stackSize==0;
    }
    //查看栈内元素个数
    public int getStackSize(){
        return stackSize;
    }
    }

四、测试

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedListStack<String> stack = new LinkedListStack<>();
        stack.push("a");
        stack.push("b");
        stack.push("c");
        System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.peek());
        System.out.println(stack.getStackSize());
    }
}
测试结果:
c
b
2