数据结构-栈（一）数组模拟栈的实现

一.栈的概念

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。（来源于百度百科）

对上述的概念进行总结得到栈的几个特征

• 栈是线性表，但是栈的操作是受限的
• 对栈的操作应该遵循先进后出，后进先出的规律
• 允许插入删除的一段成为栈顶(top)
• 固定的一段成为栈底(botton)

  

  栈的应用场景：
• 子程序调用，堆栈
• 递归调用
• 表达式的转换（中缀表达式，后缀表达式）
• 二叉树的遍历
• 图形深度优先搜索算法

二.数组模拟栈思路分析

1.定义一个top来表示栈顶，初始化值为-1

• 入栈的操作，当有数据入栈时，top ++; stack[top] = data;

  

• 出栈的操作，先使用变量取值int value = stack[top]，然后top–；

  

三.代码实现

import java.util.Scanner;

public class ArrayStackDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建栈对象
        ArrayStack stack = new ArrayStack(4);
        String key = "";
        boolean loop = true;
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (loop){
            System.out.println("show：显示栈");
            System.out.println("push：入栈");
            System.out.println("pop：出栈");
            System.out.println("exit：退出");
            key = scanner.next();
            switch (key){
                case "show":
                    stack.list();
                    break;
                case "push":
                    System.out.println("输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    stack.push(value);
                    break;
                case "pop":
                    try {
                        int res = stack.pop();
                        System.out.printf("出栈的数据是：%d\n",res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case "exit":
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
            }
        }
    }
}


//定义一个类表示栈结构
class ArrayStack{
    /*
    栈的大小
     */
    private int maxSize;
    /*
    数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
     */
    private int[] stack;
    /*
    top表示栈顶，初始化-1
     */
    private int top = -1;

    /**
     * 构造器，初始化数组
     * @param maxSize
     */
    public ArrayStack(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    /**
     * 栈满判断
     */
    public boolean isFull(){
        return top == maxSize - 1;
    }

    /**
     * 栈空
     */
    public boolean isEmpty(){
        return top == -1;
    }

    /**
     * 入栈-push
     */
    public void push(int value){
        //先判断栈满
        if(isFull()){
            System.out.println("栈已满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    /**
     * 出栈-pop
     */
    public int pop(){
        //先判断栈是否为空
        if(isEmpty()){
            //抛出异常
            throw new RuntimeException("栈空，没有数据");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    /**
     * 遍历栈,遍历时，需要从栈顶开始显示数据
     */
    public void list(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈空，没有数据");
            return;
        }
        for(int i = top; i >= 0; i--){
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n",i,stack[i]);
        }
    }

           

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