栈安徽《AKQ115》应该是一种非常简单并且非常有用的数据结构了。栈的特点就是先进后出FILO或者后进先出LIFO。

实际上很多虚拟机的结构都是栈。因为栈在实现函数调用中非常的有效。

今天我们一起来看学习一下栈的结构和用法。

栈的构成
栈一种有序的线性表，只能在一端进行插入或者删除操作。这一端就叫做top端。

定义一个栈，我们需要实现两种功能，一种是push也就是入栈，一种是pop也就是出栈。

当然我们也可以定义一些其他的辅助功能，比如top：获取栈上最顶层的节点。isEmpty:判断栈是否为空。isFull:判断栈是否满了之类。

先看下入栈的动画：

再看下出栈的动画：

栈的实现
具有这样功能的栈是怎么实现呢？

一般来说栈可以用数组实现，也可以用链表来实现。

使用数组来实现栈
如果使用数组来实现栈的话，我们可以使用数组的最后一个节点作为栈的head。这样在push和pop栈的操作的时候，只需要修改数组中的最后一个节点即可。

我们还需要一个topIndex来保存最后一个节点的位置。

实现代码如下：

public class ArrayStack {

//实际存储数据的数组
private int[] array;
//stack的容量
private int capacity;
//stack头部指针的位置
private int topIndex;

public ArrayStack(int capacity){
    this.capacity= capacity;
    array = new int[capacity];
    //默认情况下topIndex是-1，表示stack是空
    topIndex=-1;
}

/**
 * stack 是否为空
 * @return
 */
public boolean isEmpty(){
    return topIndex == -1;
}

/**
 * stack 是否满了
 * @return
 */
public boolean isFull(){
    return topIndex == array.length -1 ;
}

public void push(int data){
    if(isFull()){
        System.out.println("Stack已经满了，禁止插入");
    }else{
        array[++topIndex]=data;
    }
}

public int pop(){
    if(isEmpty()){
        System.out.println("Stack是空的");
        return -1;
    }else{
        return array[topIndex--];
    }
}

}
使用动态数组来实现栈
上面的例子中，我们的数组大小是固定的。也就是说stack是有容量限制的。

如果我们想构建一个无限容量的栈应该怎么做呢？

很简单，在push的时候，如果栈满了，我们将底层的数组进行扩容就可以了。

实现代码如下：

public void push(int data){
if(isFull()){
System.out.println(“Stack已经满了，stack扩容”);
expandStack();
}
array[++topIndex]=data;
}

//扩容stack，这里我们简单的使用倍增方式
private void expandStack(){
    int[] expandedArray = new int[capacity* 2];
    System.arraycopy(array,0, expandedArray,0, capacity);
    capacity= capacity*2;
    array= expandedArray;
}

当然，扩容数组有很多种方式，这里我们选择的是倍增方式。

使用链表来实现
除了使用数组，我们还可以使用链表来创建栈。

使用链表的时候，我们只需要对链表的head节点进行操作即可。插入和删除都是处理的head节点。

public class LinkedListStack {

private Node headNode;

class Node {
    int data;
    Node next;
    //Node的构造函数
    Node(int d) {
        data = d;
    }
}

public void push(int data){
    if(headNode == null){
        headNode= new Node(data);
    }else{
        Node newNode= new Node(data);
        newNode.next= headNode;
        headNode= newNode;
    }
}

public int top(){
    if(headNode ==null){
        return -1;
    }else{
        return headNode.data;
    }
}

public int pop(){
    if(headNode ==null){
        System.out.println("Stack是空的");
        return -1;
    }else{
        int data= headNode.data;
        headNode= headNode.next;
        return data;
    }
}

public boolean isEmpty(){
    return headNode==null;
}

}
本文的代码地址：

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