Java栈和队列_栈和队列java

栈

概念

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后进先出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

栈的使用

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---> 4
    System.out.println(s.peek()); // 获取栈顶元素---> 4
    s.pop(); 	// 4出栈，栈中剩余1 2 3，栈顶元素为3
    System.out.println(s.pop()); // 3出栈，栈中剩余1 2 栈顶元素为3
    if(s.empty()){
    	System.out.println("栈空");
    }else{
    System.out.println(s.size());
    }
}
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栈的应用场景

改变元素的序列

1.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（ C ）
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（ B ）。
A: 12345ABCDE B: EDCBA54321 C: ABCDE12345 D: 54321EDCBA

将递归转为循环

比如：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 + " ");
    }
}
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习题

[括号匹配](20. 有效的括号 - 力扣（LeetCode） (leetcode-cn.com))

逆波兰表达式

出栈入栈次序匹配

详解见（题解栏）

栈的模拟实现

从上图中可以看到，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。

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概念区分

栈：一种数据结构

虚拟机栈：JVM的内存

栈帧：当运行函数的时候，会在Java虚拟机栈上，开辟栈帧给当前函数

队列

概念

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(First In First Out)

​ 入队列：进行插入操作的一端称为队尾（Tail/Rear）

​ 出队列：进行删除操作的一端称为队头（Head/Front）

队列的使用

在Java中，Queue****是个接口，底层是通过链表实现的。

注意：Queue是个接口，在实例化时必须实例化 LinkedList 的对象，因为 LinkedList 实现了 Queue 接口。

public static void main(String[] args) {
    Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
    q.offer(1);
    q.offer(2);
    q.offer(3);
    q.offer(4);
    q.offer(5); // 从队尾入队列
    System.out.println(q.size());
    System.out.println(q.peek()); // 获取队头元素
    q.poll();
    System.out.println(q.poll()); // 从队头出队列，并将删除的元素返回
    if(q.isEmpty()){
    	System.out.println("队列空");
    }else{
    	System.out.println(q.size());
    }
}
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队列模拟实现

队列中既然可以存储元素，那底层肯定要有能够保存元素的空间，通过前面线性表的学习了解到常见的空间类型有两种：顺序结构 和 链式结构。

循环队列

如何区分空与满

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-jQpeam6t-1647704336741)(D:\Typora笔记\图片\image-20220319233358974.png)]

双端队列

双端队列（deque）是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，deque 是 “double ended queue” 的简称。
那就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队

Deque是一个接口，使用时必须创建LinkedList的对象。

最难不过坚持！