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栈_栈的时间复杂度

栈的时间复杂度

后进者先出,先进者后出,这就是典型的“栈”结构。
当某个数据集合只涉及在一端插入和删除数据,并且满足后进先出、先进后出的特性,我们就应该首选“栈”这种数据结构。
实际上,栈既可以用数组来实现,也可以用链表来实现。用数组实现的栈,我们叫作顺序栈,用链表实现的栈,我们叫作链式栈。

数组栈

public class ArrayStack {
   private String[] items; //数组
   private int count;  //栈元素个数
   private int n; //栈的大小
   
   //初始化栈空间
   public ArrayStack(int n){
       this.items = new String[n];
       this.n = n;
       this.count = 0;
   } 
   
   //入栈
    public boolean push(String item){
       //内存溢出
        if(count == n){
            return false;
        }
        items[count] = item;
        ++count;
        return true;
    }
    
    //出栈
    public String pop(){
       //栈为空
        if(count == 0){
            return null;
        }
        //
        String tmp = items[count-1];
        --count;
        return tmp;
    }
}

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对于固定大小栈的出栈和入栈,时间复杂度为O(1)。
但是对于支持动态扩容的顺序栈
出栈时间复杂度为O(1)。
入栈:如果有空闲空间,入栈复杂度为O(1),空间不够时,时间复杂度为O(n)。

平均时间复杂度(摊还分析法)
在这里插入图片描述在这里插入图片描述
均摊时间复杂度一般都等于最好情况时间复杂度。因为在大部分情况下,入栈操作的时间复杂度 O 都是 O(1),只有在个别时刻才会退化为 O(n),所以把耗时多的入栈操作的时间均摊到其他入栈操作上,平均情况下的耗时就接近 O(1)。

栈在函数调用中的应用
在这里插入图片描述在这里插入图片描述
栈在表达式中的应用
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
实现浏览器的前进后退功能
在这里插入图片描述如果跳到新的页面需要清空栈
在这里插入图片描述
为什么函数调用要用“栈”来保存临时变量呢?用其他数据结构不行吗?
其实,我们不一定非要用栈来保存临时变量,只不过如果这个函数调用符合后进先出的特性,用栈这种数据结构来实现,是最顺理成章的选择。
从调用函数进入被调用函数,对于数据来说,变化的是什么呢?是作用域。所以根本上,只要能保证每进入一个新的函数,都是一个新的作用域就可以。而要实现这个,用栈就非常方便。在进入被调用函数的时候,分配一段栈空间给这个函数的变量,在函数结束的时候,将栈顶复位,正好回到调用函数的作用域内。

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