栈

栈的介绍

• 栈的英文为stack,是一种先入后出的有序列表
• 栈是限制线性表中元素的插入和删除只能在线性表的同一端进行的一种特殊线性表.允许插入和删除的一端,为变化的一端,称为栈顶(top),另一端为固定的一端,称为栈底(Bottom).
• 根据栈的定义可知,最先放入栈中元素在栈底,最后放入的元素在栈顶,而删除元素刚好相反,最后放入的元素最先删除,最先放入的元素最后删除.
  

栈的应用场景

• 子程序的调用:在调往子程序前,会先将下个指令的地址存放到堆栈中,直到子程序执行完后再将地址取出,以回到原来的程序中.
• 处理递归调用:和子程序的调用类似,只是除了存储下一个指令的地址外,也将参数,区域变量等数据存入堆栈中.
• 表达式转换[中缀表达式转后缀表达式]与求值
• 二叉树的遍历
• 图形的深度优先搜索

栈的快速入门

• 用数组模拟栈的使用,由于栈是一种有序列表,可以使用数组的结构来存储栈的数据内容.
• 示意图:
  

代码实现

public class arrayStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack stack = new Stack(4);
        String key = "";
        boolean loop = true;
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (loop){
            System.out.println("show:表示查看栈中元素");
            System.out.println("push:入栈");
            System.out.println("pop:出栈");
            System.out.println("exit:退出程序");
            System.out.println("peek:表示查看栈顶元素");
            key = scanner.next();
            switch (key){
                case "show":
                    stack.show();
                    break;
                case "push":
                    System.out.println("请输入一个数字:");
                    int val = scanner.nextInt();
                    stack.push(val);
                    break;
                case "pop":
                    try {
                        int res = stack.pop();
                        System.out.println("出栈的数据为:"+res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case "peek":
                    try {
                        int res = stack.peek();
                        System.out.println("栈顶数据为:"+res);
                    }catch (Exception e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case "exit":
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}

//栈
class Stack {
    private int maxSize;
    private int top = -1; //栈顶
    private int[] arr;

    public Stack(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }

    //栈空
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }

    //栈满
    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }

    //入栈
    public void push(int n) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("栈满!!");
            return;
        }
        arr[++top] = n;
    }

    //出栈
    public int pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("栈空!!");
        }
        int val = arr[top];
        top--;
        return val;
    }

    //查看栈顶元素,但是不出栈
    public int peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("栈空!!");
        }
        return arr[top];
    }

    //显示栈中元素
    public void show() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈空!!");
            return;
        }
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.printf("arr[%d] = %d", i, arr[i]);
        }
    }

}