⭐ 作者：小胡_不糊涂
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📀 收录专栏：浅谈数据结构
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栈-Stack
- 1. 什么是栈
- 2. 栈的使用
- 3. 栈的模拟实现
- 4. 栈的应用场景
1. 什么是栈
栈： 一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。
栈中的数据元素遵守**LIFO(Last In First Out)**的原则
压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。
出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶。
现实生活中也有很多栈的例子：
2. 栈的使用
| 方法 | 功能 |
|---|---|
| Stack() | 构造一个空的栈 |
| E push(E e) | 将e入栈，并返回e |
| E pop() | 将栈顶元素出栈并返回 |
| E peek() | 获取栈顶元素 |
| int size() | 获取栈中有效元素个数 |
| boolean empty() | 检测栈是否为空 |
上述方法的实现：
import java.util.Stack;
public class Main {public static void main(String[] args) {Stack<Integer> s = new Stack();s.push(1);s.push(2);s.push(3);s.push(4);System.out.println(s.size()); // 获取栈中有效元素个数---> 4System.out.println(s.peek()); // 获取栈顶元素---> 4s.pop(); // 4出栈，栈中剩余1 2 3，栈顶元素为3System.out.println(s.pop()); // 3出栈，栈中剩余1 2 栈顶元素为3if (s.empty()) {System.out.println("栈空");} else {System.out.println(s.size());}}
}
3. 栈的模拟实现
从下图中可以看到，Stack继承了Vector，Vector和ArrayList类似，都是动态的顺序表，不同的是Vector是线程安全的。
模拟实现栈：
public class MyStack{private int[] elem;private int usedSize;//可以存放数据元素的下标private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默认容量public MyStack() {elem = new int[DEFAULT_CAPACITY];}//入栈public void push(int x) {if(full()) {elem = Arrays.copyOf(elem,2*elem.length);//扩容}elem[usedSize] = x;usedSize++;}//判断栈满public boolean full() {if(usedSize == elem.length) {return true;}return false;}//出栈public int pop() {if(empty()) {throw new EmptyException("栈空了！");}int old = elem[usedSize-1];usedSize--;//相当于是删除return old;}//返回栈顶元素public int peek() {if(empty()) {throw new EmptyException("栈空了！");}return elem[usedSize-1];}//计算入栈元素长度public int size() {return usedSize;}//判断栈空public boolean empty() {return usedSize == 0;}
}
4. 栈的应用场景
- 改变元素序列
- 若进栈序列为1,2,3,4，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（）
A: 1,4,3,2 B: 2,3,4,1 C: 3,1,4,2 D: 3,4,2,1
2.一个栈的初始状态为空。现将元素1、2、3、4、5、A、B、C、D、E依次入栈，然后再依次出栈，则元素出栈的顺序是（）。
A: 12345ABCDE B: EDCBA54321 C: ABCDE12345 D: 54321EDCBA
第一题答案为C。在序列进栈时，也可以有元素出栈，于是出栈的序列就有：1,2,3,4;1,4,3,2;2,3,4,1;3,4,2,1等等。C选项中，3先出栈，栈顶元素变为2，1不可能先出。
第二题答案为B，序列全部进栈，然后按照后进先出原则出栈。
- 将递归化为循环–逆序打印链表
//递归方式
void printList (Node head){if(null != head) {printList(head.next);System.out.print(head.val + " ");}}
// 循环方式
void printList (Node head){if (null == head) {return;}Stack<Node> s = new Stack<>();// 将链表中的结点保存在栈中Node cur = head;while (null != cur) {s.push(cur);cur = cur.next;}// 将栈中的元素出栈while (!s.empty()) {System.out.print(s.pop().val + " ");}
}
- 括号匹配
给定一个只包括 ‘(’，‘)’，‘{’，‘}’，‘[’，‘]’ 的字符串 s，判断字符串是否有效。
有效字符串需满足：
(1)左括号必须用相同类型的右括号闭合。
(2)左括号必须以正确的顺序闭合。
(3)每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。
类似于：(([]{}))、{[()]}、([])、()[]{}…
解题思路：
代码实现：
public boolean isValid(String s) {Stack<Character> stack=new Stack<>();for(int i=0;i<s.length();i++){char ch1=s.charAt(i);if(ch1=='(' || ch1=='[' || ch1=='{'){stack.push(ch1);}else{if(stack.empty()){return false;//没有与右括号对应的元素}char ch2=stack.peek();if(ch2=='('&&ch1==')' ||ch2=='['&&ch1==']' || ch2=='{'&&ch1=='}'){stack.pop();}else{return false;}}}//遍历完数组后，若栈不为空，即匹配失败if(!stack.empty()){return false;}return true;}
