Java数据结构之栈与队列实例详解

目录

• 一，栈
• 1，概念
• 2，栈的操作
• 3，栈的实现
•  4，实现mystack
• 二，队列
• 1，概念
•  2，队列的实现
•  3，实现myqueue
• 栈、队列与数组的区别？
• 总结

一，栈

1，概念

在我们软件应用 ，栈这种后进先出数据结构的应用是非常普遍的。比如你用浏 览器上网时不管什么浏览器都有 个"后退"键，你点击后可以接访问顺序的逆序加载浏览过的网页。

很多类似的软件，比如 Word Photoshop 等文档或图像编 软件中 都有撤销 )的操作，也是用栈这种方式来实现的，当然不同的软件具体实现会有很大差异，不过原理其实都是一样的。

栈( stack )是限定仅在表尾进行插入和删除的线性表

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。

2，栈的操作

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。

3，栈的实现

①入栈

 public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        stack.push(4);
        int ret = stack.push(4);
        System.out.println(ret);
    }

②出栈

  public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        int ret1 = stack.pop();
        int ret2 = stack.pop();
        System.out.println(ret1);
        System.out.println(ret2);
    }

③获取栈顶元素

 public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        int ret1 = stack.pop();
        int ret2 = stack.pop();
        int ret3 = stack.peek();
        System.out.println(ret1);
        System.out.println(ret2);
        System.out.println(ret3);
    }

④判断栈是否为空

  public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        int ret1 = stack.pop();
        int ret2 = stack.pop();
        int ret3 = stack.peek();
        System.out.println(ret1);
        System.out.println(ret2);
        System.out.println(ret3);
        stack.pop();
        boolean flag = stack.empty();
        System.out.println(flag);
    }

 4，实现mystack

public class MyStack<T> {
    private T[] elem;//数组
    private int top;//当前可以存放数据元素的下标-》栈顶指针

    public MyStack() {
        this.elem = (T[])new Object[10];
    }

    /**
     * 入栈操作
     * @param item 入栈的元素
     */
    public void push(T item) {
        //1、判断当前栈是否是满的
        if(isFull()){
            this.elem = Arrays.copyOf(this.elem,2*this.elem.length);
        }
        //2、elem[top] = item  top++;
        this.elem[this.top++] = item;
    }

    public boolean isFull(){
        return this.elem.length == this.top;
    }

    /**
     * 出栈
     * @return 出栈的元素
     */
    public T pop() {
        if(empty()) {
            throw new UnsupportedOperationException("栈为空！");
        }
        T ret = this.elem[this.top-1];
        this.top--;//真正的改变了top的值
        return ret;
    }

    /**
     * 得到栈顶元素，但是不删除
     * @return
     */
    public T peek() {
        if(empty()) {
            throw new UnsupportedOperationException("栈为空！");
        }
        //this.top--;//真正的改变了top的值
        return this.elem[this.top-1];
    }
    public boolean empty(){
        return this.top == 0;
    }
}

public class MyStack<T> {
    private T[] elem;//数组
    private int top;//当前可以存放数据元素的下标-》栈顶指针

    public MyStack() {
        this.elem = (T[])new Object[10];
    }

    /**
     * 入栈操作
     * @param item 入栈的元素
     */
    public void push(T item) {
        //1、判断当前栈是否是满的
        if(isFull()){
            this.elem = Arrays.copyOf(this.elem,2*this.elem.length);
        }
        //2、elem[top] = item  top++;
        this.elem[this.top++] = item;
    }

    public boolean isFull(){
        return this.elem.length == this.top;
    }

    /**
     * 出栈
     * @return 出栈的元素
     */
    public T pop() {
        if(empty()) {
            throw new UnsupportedOperationException("栈为空！");
        }
        T ret = this.elem[this.top-1];
        this.top--;//真正的改变了top的值
        return ret;
    }

    /**
     * 得到栈顶元素，但是不删除
     * @return
     */
    public T peek() {
        if(empty()) {
            throw new UnsupportedOperationException("栈为空！");
        }
        //this.top--;//真正的改变了top的值
        return this.elem[this.top-1];
    }
    public boolean empty(){
        return this.top == 0;
    }
}

二，队列

1，概念

像移动、联通、电信等客服电话，客服人员与客户相比总是少数，在所有的客服人员都占线的情况下，客户会被要求等待，直到有某个客服人员空下来，才能让最先等待的客户接通电话。这里也是将所有当前拨打客服电话的客户进行了排队处理。

操作系统和客服系统中，都是应用了种数据结构来实现刚才提到的先进先出的排队功能，这就是队列。

队列(queue) 是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表

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）

 2，队列的实现

①入队

 public static void main(String[] args) {
        Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);

    }

②出队

  public static void main(String[] args) {
        Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        System.out.println(queue.poll());
        System.out.println(queue.poll());

    }

③获取队首元素

public static void main(String[] args) {
        Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        System.out.println(queue.poll());
        System.out.println(queue.poll());
        System.out.println("-----------------");
        System.out.println(queue.peek());
    }

 3，实现myqueue

class Node {
    private int val;
    private Node next;
    public int getVal() {
        return val;
    }
    public void setVal(int val) {
        this.val = val;
    }
    public Node getNext() {
        return next;
    }
    public void setNext(Node next) {
        this.next = next;
    }
    public Node(int val) {
        this.val = val;
    }
}
public class MyQueue {
    private Node first;
    private Node last;
    //入队
    public void offer(int val) {
        //尾插法  需要判断是不是第一次插入
        Node node = new Node(val);
        if(this.first == null) {
            this.first = node;
            this.last = node;
        }else {
            this.last.setNext(node);//last.next = node;
            this.last = node;
        }
    }
    //出队
    public int poll() {
        //1判断是否为空的
        if(isEmpty()) {
            throw new UnsupportedOperationException("队列为空！");
        }
        //this.first = this.first.next;
        int ret = this.first.getVal();
        this.first = this.first.getNext();
        return ret;
    }
    //得到队头元素但是不删除
    public int peek() {
        //不要移动first
        if(isEmpty()) {
            throw new UnsupportedOperationException("队列为空！");
        }
        return this.first.getVal();
    }
    //队列是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return this.first == null;
    }
}

 public static void main(String[] args) {
        MyQueue myQueue = new MyQueue();
        myQueue.offer(1);
        myQueue.offer(2);
        myQueue.offer(3);
        System.out.println(myQueue.peek());
        System.out.println(myQueue.poll());
        System.out.println(myQueue.poll());
        System.out.println(myQueue.poll());
        System.out.println(myQueue.isEmpty());

    }

栈、队列与数组的区别？

A: 栈、队列和优先级队列与数组主要有如下三个区别：

A: (一)程序员工具 

数组和其他的结构（栈、队列、链表、树等等）都适用于数据库应用中作为数据记录。它们常用于记录那些对应于现实世界的对象和活动的数据，如职员档案等，这些结构便于数据的访问：它们易于进行插入、删除和查找特定数据项的操作。 

然而，本篇要讲解的数据结构和算法更多的是作为程序员的工具来运用。它们主要作为构思算法的辅助工具，而不是完全的数据存储工具。这些数据结构的生命周期比那些数据库类型的结构要短得多。在程序操作执行期间它们才被创建，通常用它们去执行某项特殊的任务；当完成任务之后，它们则被销毁。

A: (二)受限访问 

在数组中，若知道数据项的下标，便可以立即访问该数据项；而在本篇的数据结构中，访问是受限制的，即在特定时刻只有一个数据项可以被读取或者删除。 

这些结构接口的设计增强了这种受限访问，访问其他数据项理论上是不允许的。

A: (三)更加抽象 

栈、队列和优先队列是比数组和其他数据存储结构更为抽象的结构。主要是通过接口对栈、队列和优先队列进行定义，接口表明了它们可以完成的操作，而主要实现机制对用户来说是不可见的。 

例如：栈的实现机制可以用数组实现，本篇的示例就是这样处理的，但它也可以用链表来实现。优先级队列的内部实现可以用数组或一种特别的树-堆来实现。

总结

到此这篇关于Java数据结构之栈与队列的文章就介绍到这了,更多相关Java数据结构栈与队列内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！