栈

栈

一、栈的概念

栈是一种只能在一端进行插入或删除操作的线性表

栈的特点：

1. 栈是一个先入后出的有序列表
2. 数据在栈中的插入和删除只能在一端进行
3. 允许插入和删除的一端称为栈顶，另一端为固定的一端，称为栈底
4. 最先放入的数据在栈底，最晚放入的数据栈顶，同理栈顶的数据最先出栈

二、栈的实现

示意图：

数组模拟栈分析：

• 由于栈是有序列表，使用数组的结构来存储栈的数据时，的长度就是栈的最大容量maxSize
• 由于栈的输入、输出是在一端来处理，因此需要一个变量top来表示栈顶指针，top初始值为-1，通过栈顶指针的加减来实现出栈和入栈操作
• 将数据存入栈称作入栈push()，将数据出队列称作出队pop()

入栈思路分析：

• 判断栈是否满
• 将栈顶指针上移一位，即top++
• 将数据存入当前top指针指向的位置

出栈思路分析：

• 判断栈是否为空
• 将当前top指针指向的位置的数据取出
• 将栈顶指针top下移一位，即top--

数据遍历：

• 和遍历数组的数据一样，只不过是反向遍历
• 从top开始递减，没递减一次就输出当前栈中的数据

栈条件判断：

--栈空判断

• 栈顶指针top和数组的长度相等
• 即top == maxSize-1

--栈满判断

• 栈顶指针top等于初始长度-1
• 即top == -1

三、代码实现

package com.atguigu.stack;

import java.util.Scanner;

public class ArrayStackDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //测试一下ArrayStack 是否正确
        //先创建一个ArrayStack对象->表示栈
        ArrayStack stack = new ArrayStack(4);
        String key = "";
        boolean loop = true; //控制是否退出菜单
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        while(loop) {
            System.out.println("show: 表示显示栈");
            System.out.println("exit: 退出程序");
            System.out.println("push: 表示添加数据到栈(入栈)");
            System.out.println("pop: 表示从栈取出数据(出栈)");
            System.out.println("请输入你的选择");
            key = scanner.next();
            switch (key) {
                case "show":
                    stack.list();
                    break;
                case "push":
                    System.out.println("请输入一个数");
                    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) {
                        // TODO: handle exception
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case "exit":
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

        System.out.println("程序退出~~~");
    }

}

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

    //构造器
    public ArrayStack(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    //栈满
    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }
    //栈空
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }
    //入栈-push
    public void push(int value) {
        //先判断栈是否满
        if(isFull()) {
            System.out.println("栈满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }
    //出栈-pop, 将栈顶的数据返回
    public int pop() {
        //先判断栈是否空
        if(isEmpty()) {
            //抛出异常
            throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }
    //显示栈的情况[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;
        }

        //需要从栈顶开始显示数据
        for(int i = top; i >= 0 ; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
        }
    }

}