Java的棧與隊(duì)列實(shí)現(xiàn)代碼解析
棧的概念(Stack)
棧是常見的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),棧的特點(diǎn)是以先進(jìn)后出的形式,后進(jìn)先出,先進(jìn)后出,分為棧底和棧頂
棧應(yīng)用于內(nèi)存的分配,表達(dá)式求值,存儲(chǔ)臨時(shí)的數(shù)據(jù)和方法的調(diào)用等。
例如這把槍,第一發(fā)子彈是最后發(fā)射的,第一發(fā)子彈在棧底,而最新安裝上去的子彈在棧的頂部,只有將上面的子彈打完(棧頂?shù)臄?shù)據(jù)走完),最后一發(fā)子彈才會(huì)射出
棧的實(shí)現(xiàn)
棧的實(shí)現(xiàn)是基于簡(jiǎn)單的數(shù)組形成的,我們可以將它想象成連續(xù)的數(shù)組,而棧的順序是由后放到前放
模擬實(shí)現(xiàn)棧的方法:push(放入一個(gè)元素到棧中)
pop(提取棧頂?shù)囊粋€(gè)元素,并將在其棧中消除)
peek(查看棧頂?shù)脑?
size(查看棧中的大小)
empty(棧中是否為空)
full(棧是否滿了)
代碼
import java.util.Arrays; public class MyStack implements IStack { private int[] elem; private int top;//數(shù)組的棧頂,以及數(shù)組棧中存放元素的數(shù)量 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//這里是初始容量 public MyStack() { elem = new int[DEFAULT_CAPACITY]; top = -1;//數(shù)組下標(biāo)從0開始 } @Override public void push(int item) { if (full()) { //如果滿了就擴(kuò)容 elem = Arrays.copyOf(elem, 2 * elem.length); } elem[++top] = item; } @Override public int pop() throws RuntimeException { try { if (empty()) { throw new RuntimeException("棧為空"); } } catch (RuntimeException e) { e.printStackTrace(); } return elem[top--];//return返回后刪除棧頂?shù)脑? } @Override public int peek() { if (empty()) { throw new RuntimeException("棧為空"); } return elem[top];//返回棧頂元素 } @Override public int size() { return top+1;//去除數(shù)組0 } @Override public boolean empty() { return top == -1; } @Override public boolean full() { return top == elem.length;//count==當(dāng)前的elem的總長(zhǎng)度為true } }
隊(duì)列(Queue)
隊(duì)列是由先進(jìn)先出的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),采用的是先進(jìn)先出,后進(jìn)后出,如果要插入元素的話就是從入隊(duì)尾巴方向插入,而刪除作為出隊(duì)要在頭尾刪除。
隊(duì)列的方法
模擬實(shí)現(xiàn)隊(duì)列(雙鏈表實(shí)現(xiàn))
public class MyQueue implements IQueue{ static class Queue{ public int elem; public Queue next; public Queue prev; public Queue(int elem) { this.elem = elem; } } public Queue head; public Queue last; public int size=0; @Override public void offer(int val) { Queue queue = new Queue(val); if (this.head == null) { this.head = queue; this.last = queue; ++size; return; } this.last.next=queue; this.last.prev=this.head; this.last=last.next; ++size; } @Override public int poll() { if(this.head==null){ throw new RuntimeException("沒有要丟掉的隊(duì)列"); } Queue cur =this.head; if(this.head.next==null){ return -1; } this.head=this.head.next; this.head.prev=null; size--; return cur.elem; } @Override public int peek() { if(this.head!=null){ return this.head.elem; } return 0; } @Override public int size() { return size; } }
循環(huán)隊(duì)列(循環(huán)數(shù)組實(shí)現(xiàn))
數(shù)組實(shí)現(xiàn)隊(duì)列的循環(huán)需要引入一個(gè)公式(目前的下標(biāo)值+1)%當(dāng)前數(shù)組的長(zhǎng)度
(index+1)%array.length,下標(biāo)值從0開始少一個(gè)數(shù),當(dāng)index+1就是當(dāng)前的總長(zhǎng)度時(shí),公式后的值一定為下標(biāo)0。
private int[] array; private int front; private int rear; public MyCircularQueue(int k) { array=new int[k+1]; front=0;//初始位置 rear=0; } public boolean enQueue(int value) { //入列 if(isFull()){ //這里如果容量已經(jīng)滿了,需要先刪除后在進(jìn)行插入 return false; } array[rear]=value;//rear下標(biāo)獲取元素 rear=(rear+1)%array.length;//rear最終循環(huán)為0下標(biāo) return true; } public boolean deQueue() { //出列 if(isEmpty()){ //為空返回false return false; } front=(front+1)%array.length;//front只需要往后走 return true; } public int Front() { if(isEmpty()){ return -1; } return array[front]; } public int Rear() { if(isEmpty()){ return -1; } //這里三木操作符判斷是否為0如果為0,將rear回退到最后一個(gè)位置,不為0則-1 int temp = (rear==0)?array.length-1:rear-1; return array[temp]; } public boolean isEmpty() { return front==rear; } public boolean isFull() { return (rear+1)%array.length==front; } }
用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)棧
因?yàn)殛?duì)列是先進(jìn)先出的,而我們的棧是先進(jìn)后出的,兩種線性結(jié)構(gòu)的關(guān)系是顛倒的,一個(gè)隊(duì)列是不能完成的,我們需要兩個(gè)隊(duì)列互相工作來完成
輔助隊(duì)列先獲取數(shù)值,保證輔助隊(duì)列是最后一個(gè)拿到值的,然后將主隊(duì)列的值給到輔助隊(duì)列,在交換兩個(gè)隊(duì)列的數(shù)值,因?yàn)殛?duì)列關(guān)系先進(jìn)先出,每一次最后一個(gè)值就是隊(duì)列先出的數(shù)值
主隊(duì)列不為空,將主隊(duì)列的元素都poll出放到輔助棧中,使用一個(gè)tmp來將主隊(duì)列(這里主隊(duì)列已經(jīng)遍歷完)和輔助隊(duì)列交換
Queue<Integer> q1;//主隊(duì)列 Queue<Integer> q2;//輔助隊(duì)列 public MyStack() { q1=new LinkedList<>();//構(gòu)造方法 q2=new LinkedList<>(); } public void push(int x) { q2.offer(x); while(!q1.isEmpty()){//主隊(duì)列不為空,則將主隊(duì)列出列給到輔助隊(duì)列 q2.offer(q1.poll()); } //走到這里主隊(duì)列是為空 Queue tmp=q1; q1=q2; q2=tmp; //將兩個(gè)隊(duì)列交換 } public int pop() { return q1.poll(); } public int top() { return q1.peek(); } public boolean empty() { return q1.isEmpty(); } }
用棧來實(shí)現(xiàn)隊(duì)列
棧來實(shí)現(xiàn)隊(duì)列,棧是先進(jìn)后出的順序,而隊(duì)列是先進(jìn)先出的順序
將push都放到a棧中當(dāng)我們peek或者是要?jiǎng)h除的時(shí)候,我們都將a棧的元素pop給b棧,這樣b棧已經(jīng)有了我們的元素
但是我們還需要考慮的是丟掉元素后如果在一起添加元素到a棧呢,這里我們給一個(gè)條件,如果b的棧不為空時(shí),我們?nèi)匀挥胋棧的隊(duì)列
如果a為空,這兩個(gè)棧都是空的說明沒有元素直接返回-1,如果a不為空的話且b沒有新的元素b繼續(xù)捕獲新的a棧中所有的元素
class MyQueue { Stack<Integer> A; Stack<Integer> B; public MyQueue() { A=new Stack<>(); B=new Stack<>(); } public void push(int x) { A.push(x); } public int pop() { int check=peek(); B.pop(); return check; } public int peek() { //先判斷b是否是空的,如果不是空的直接返回,是空才可以往下走 if(!B.isEmpty())return B.peek(); //因?yàn)閎還不是空的,所以不需要將a棧放到b中 if(A.isEmpty())return -1; while(!A.isEmpty()){ B.push(A.pop());//將所有的a放到b中 } return B.peek(); } public boolean empty() { return A.isEmpty()&&B.isEmpty(); //a和b都為空才為空 } }
總結(jié)
棧分為棧頂和棧底,最先進(jìn)的為棧底,最后進(jìn)的為棧頂。
隊(duì)列分為隊(duì)頭和隊(duì)尾,最先進(jìn)的為隊(duì)頭,最后進(jìn)的為隊(duì)尾。
到此這篇關(guān)于Java的棧與隊(duì)列實(shí)現(xiàn)代碼解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java棧和隊(duì)列內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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