C#常用數(shù)據(jù)結構棧的詳細介紹

更新時間：2024年09月24日 10:33:42 作者：王維志

在C#中,Stack<T> 是一個后進先出（LIFO,Last-In-First-Out）集合類,位于System.Collections.Generic 命名空間中,本文詳細介紹C#常用數(shù)據(jù)結構棧,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

定義

在C#中，Stack<T> 是一個后進先出（LIFO，Last-In-First-Out）集合類，位于System.Collections.Generic 命名空間中。Stack<T> 允許你將元素壓入棧頂，并從棧頂彈出元素。

不難看出，最先放入棧中的元素在棧底，最后放入的元素在棧頂，而刪除元素剛好相反，最后放入的元素最先刪除，最先放入的元素最后刪除

即有泛型版本,又有非泛型版本,我們常用泛型版本(二者思想上差別不大,非泛型會涉及裝箱拆箱),棧的結構如下

常規(guī)用法

1. 聲明一個棧

無參構造函數(shù)

獲取一個空的棧對象

public Stack();
Stack<int> stack = new Stack<int>();

接受一個可枚舉對象

此構造函數(shù)允許你用一個已有的集合（如數(shù)組、列表等）來初始化棧，并按集合的順序將元素壓入棧中，集合的最后一個元素將成為棧的頂部。

public Stack(IEnumerable<T> collection);
List<int> list = new List<int> { 1, 2, 3 };
Stack<int> stack = new Stack<int>(list);

不常用

指定棧的初始容量，減少擴展時的性能開銷。這個參數(shù)不是常用的，因為棧會自動調整大小，但對于需要明確控制內存的場景，可以使用這個構造函數(shù)。

public Stack(int capacity);
Stack<int> stack = new Stack<int>(100); // 初始化一個容量為100的棧

2. 將元素壓入棧 (Push)

 
stack.Push(1);
stack.Push(2);
stack.Push(3);

3. 從棧頂彈出元素 (Pop)

Pop 會移除并返回棧頂?shù)脑亍?
因為是后進先出,所以我們彈出的最后入棧的元素3
int topElement = stack.Pop(); // topElement is 3

4. 查看棧頂元素但不移除 (Peek)

Peek 只返回棧頂元素，但不會從棧中移除它。
int topElement = stack.Peek(); // topElement is 2

5. 檢查棧是否為空 (Count 和 Any)

你可以使用 Count 屬性或 Any 方法來檢查棧中是否有元素。
bool isEmpty = stack.Count == 0; // or stack.Any() == false

6. 遍歷棧中的元素

你可以通過 foreach 遍歷棧中的元素，注意遍歷的順序是從棧頂?shù)綏５住?
foreach (var item in stack)
{
Console.WriteLine(item);
}

7. 清空棧 (Clear)

你可以使用 Clear 方法來移除棧中的所有元素。
stack.Clear();

8.Contains 方法

判斷棧中是否包含某個元素，返回 true 或 false。
bool exists = stack.Contains(2); // 檢查棧中是否包含2

9.TryPeek 和 TryPop 方法

TryPeek(out T result)
TryPeek 允許你嘗試獲取棧頂元素，而不會拋出異常。如果棧為空，它返回 false，否則返回 true 并輸出棧頂元素。
if (stack.TryPeek(out int topElement))
{
    Console.WriteLine($"Top element: {topElement}");
}
else
{
    Console.WriteLine("Stack is empty");
}

TryPop(out T result)
TryPop 允許你嘗試彈出棧頂元素，同樣不會拋出異常。如果棧為空，它返回 false，否則返回 true 并輸出并移除棧頂元素。
if (stack.TryPop(out int poppedElement))
{
    Console.WriteLine($"Popped element: {poppedElement}");
}
else
{
    Console.WriteLine("Stack is empty");
}

使用頻率較低的方法 10.TrimExcess 方法

TrimExcess 方法用于將內部存儲的容量調整到棧中實際元素的數(shù)量。
棧動態(tài)調整大小時，可能會預留一些額外的空間。
此方法通過移除額外的空間來優(yōu)化內存使用。
stack.TrimExcess(); // 移除多余的容量，減少內存浪費

11. CopyTo 方法

注意是一個淺拷貝方法

將棧中的元素復制到一個數(shù)組中，且從指定的數(shù)組索引位置開始放置。元素順序是從棧頂?shù)綏５?
Stack<MyClass> stack = new Stack<MyClass>();
stack.Push(new MyClass { Value = 1 });
stack.Push(new MyClass { Value = 2 });
MyClass[] array = new MyClass[stack.Count];
//傳入需要復制的數(shù)組,第二個參數(shù)是目標數(shù)組中開始復制的索引位置
//棧中的第一個元素會被復制到目標數(shù)組的該索引位置，后續(xù)的棧元素將按順序依次復制到數(shù)組的后續(xù)位置。
stack.CopyTo(array, 0);
// 修改數(shù)組中的對象
array[0].Value = 100;
// 棧中的對象也會反映這個修改
Console.WriteLine(stack.Peek().Value);  // 輸出 100

12. ToArray 方法

注意是一個淺拷貝方法

將棧中的所有元素復制到一個新的數(shù)組中
會返回一個包含棧所有元素的新數(shù)組。棧中的元素會以 LIFO（后進先出）的順序放入數(shù)組中，
也就是說，棧頂?shù)脑貢蔀閿?shù)組的第一個元素，棧底的元素會成為數(shù)組的最后一個元素。
Stack<int> stack = new Stack<int>();
stack.Push(1);
stack.Push(2);
stack.Push(3);
int[] array = stack.ToArray();
foreach (var item in array)
{
    Console.WriteLine(item);
}

一個完整示例

using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
static void Main()
{
// 創(chuàng)建一個棧
Stack<string> stack = new Stack<string>();
// 向棧中添加元素
stack.Push("First");
stack.Push("Second");
stack.Push("Third");
// 查看棧頂元素（不移除）
Console.WriteLine("Peek: " + stack.Peek());
// 彈出棧頂元素
Console.WriteLine("Pop: " + stack.Pop());
// 再次查看棧頂元素
Console.WriteLine("Peek after pop: " + stack.Peek());
// 遍歷棧
Console.WriteLine("Stack contents:");
foreach (var item in stack)
{
Console.WriteLine(item);
}
// 檢查棧是否為空
Console.WriteLine("Is stack empty? " + (stack.Count == 0));
// 清空棧
stack.Clear();
Console.WriteLine("Stack cleared. Is stack empty? " + (stack.Count == 0));
}
}

輸出結果