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java数据结构基础:栈

2021-10-25 13:05鱼小洲 Java教程

这篇文章主要介绍了Java的数据解构基础,希望对广大的程序爱好者有所帮助,同时祝大家有一个好成绩,需要的朋友可以参考下,希望能给你带来帮助

准备工作

工具:idea+jdk8

技术要求:java基础语法

编码环节

首先,我们得先确定下来,用什么数据来模拟栈的操作。由于是一个一个的元素放入栈里面,我们可以考虑用数组来实现。

java数据结构基础:栈

以上是Java官方文档中的栈定义,我们也只需要实现三个方法:判断是否为空、移除栈顶对象、添加元素到栈的尾部

所以我们事先得定义一个数组:

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Objects[] arr;

数组定义好了之后呢,想想,我们怎么去获取到栈尾部或者栈首的元素呢?还记得数组的索引吗?可以用索引来假设为栈的指针。所以,我们还得定义好栈的元素个数和栈的默认长度以及默认的指针:

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private int stackLength = 4; // 数组的默认长度
private int size; // 记住栈容器的元素个数
private int index = -1; // 操作数组下标位置的指针

为什么这儿指向的是-1呢?我们知道,数组的第一个元素是索引为0,那么-1的意思就是不指向任何元素。待会儿我们在用的时候再去指向他。

然后,我们还得定义出数组的初始化。以及初始化的长度。参考官方文档的写法,当栈的长度满了之后我们就对栈长度进行1.5倍的扩容。我们就单独提取出一个方法来放置;

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/**
 * 数组初始化或者以1.5倍容量对数组扩容
 */
private void capacity() {
    // 数组初始化
    if (this.arr == null) {
        this.arr = new Object[this.stackLength];
    }
    // 以1.5倍对数组扩容
    if (this.size - (this.stackLength - 1) >= 0) { // 如果当前数组的元素个数大于了当前数组的最后一个索引值
        this.stackLength = this.stackLength + (this.stackLength >> 1); // 位运算,让长度变成原来的1/2
        this.arr = Arrays.copyOf(this.arr, this.stackLength); // 复制一个新的数组,用新开辟的长度
    }
}

push方法

如何给栈添加元素?我们要考虑的地方:指针向右移动一位,也就是说指针要+1。其次,添加完元素之后,栈元素的长度发生了变化,size+1 。

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public E push(E item){
    // 先初始化数组
    this.capacity();
    // 添加元素
    this.arr[++index] = item;
    // 记录元素个数加一
    this.size++;
    return item;
}

pop方法

pop方法主要是用来移除栈顶的元素。

先分析一下思路:我们要用index去指向栈顶的元素,该怎么去指定?

删除之后,对应的size长度该怎么去改变?

我们知道,当元素添加了之后,index会跟着改变,那么就好比我们添加了三个元素,此时的index应该就是指向的2。那就好办了。

当移除的时候,我们只需要让index–来操作就能解决问题;看代码:

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/**
 * 获取栈顶元素
 *
 * @return
 */
public E pop() {
    // 如果栈容器中没有元素则抛出异常
    if (this.index == -1) {
        throw new EmptyStackException();
    }
    // 记录元素个数
    this.size--;
    // 返回栈顶元素
    System.out.println("删除元素之前的当前下标:"+index);
    return (E) this.arr[index--];
}

empty方法

判断栈是否为空,这很简单。直接判断当前的size是不是0就能解决:

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public boolean empty(){
    return this.index==0?true:false;
}

全部代码

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package com.zxy;
import java.util.Arrays;
import java.util.EmptyStackException;
/**
 * @Author Zxy
 * @Date 2021/2/2 20:24
 * @Version 1.0
 * 演示栈容器的使用
 */
public class MyStack<E> {
    private Object[] arr; // 存放元素的物理结构
    private int stackLength = 4; // 数组的默认长度
    private int size; // 记住栈容器的元素个数
    private int index = -1; // 操作数组下标位置的指针
    /**
     * 判断栈容器是否为空
     */
    public boolean empty() {
        return this.size == 0 ? true : false;
    }
    /**
     * 获取栈顶元素
     *
     * @return
     */
    public E pop() {
        // 如果栈容器中没有元素则抛出异常
        if (this.index == -1) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        // 记录元素个数
        this.size--;
        // 返回栈顶元素
        System.out.println("删除元素之前的当前下标:"+index);
        return (E) this.arr[index--];
    }
 
    /**
     * 向栈顶添加元素
     *
     * @param item
     * @return
     */
    public E push(E item) {
        // 初始化数组
        this.capacity();
        // 向数组中添加元素
        System.out.println("添加元素之前的下标:"+index);
        this.arr[++index] = item;
        System.out.println("添加元素之后的下标:"+index);
        // 记录元素个数
        this.size++;
        return item;
    }
    /**
     * 数组初始化或者以1.5倍容量对数组扩容
     */
    private void capacity() {
        // 数组初始化
        if (this.arr == null) {
            this.arr = new Object[this.stackLength];
        }
        // 以1.5倍对数组扩容
        if (this.size - (this.stackLength - 1) >= 0) { // 如果当前数组的元素个数大于了当前数组的最后一个索引值
            this.stackLength = this.stackLength + (this.stackLength >> 1); // 位运算,让长度变成原来的1/2
            this.arr = Arrays.copyOf(this.arr, this.stackLength); // 复制一个新的数组,用新开辟的长度
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyStack<String> stack = new MyStack<>();
        stack.push("a");
        stack.push("b");
        stack.push("c");
        System.out.println(stack.size);
        System.out.println("当前栈顶元素:"+stack.pop());
        /*System.out.println(stack.pop());
        System.out.println(stack.pop());*/
    }
}

总结

本篇文章就到这里了,希望能给你带来帮助,也希望能够您能够关注服务器之家的更多内容!

原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_43581288/article/details/113588790

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