棧（Stack）

阿新 • • 發佈：2020-10-16

棧的介紹

棧的英文為：Stack
棧是一個先入後出(FILO-First In Last Out)的有序列表。
棧(stack)是限制線性表中元素的插入和刪除只能在線性表的同一端進行的一種特殊線性表。允許插入和刪除的一端，為變化的一端，稱為棧頂(Top)，另一端為固定的一端，稱為棧底(Bottom)。
根據棧的定義可知，最先放入棧中元素在棧底，最後放入的元素在棧頂，而刪除元素剛好相反，最後放入的元素最先刪除，最先放入的元素最後刪除
圖解方式說明出棧(pop)和入棧(push)的概念：

棧的應用場景

子程式的呼叫：在跳往子程式前，會先將下個指令的地址存到堆疊中，直到子程式執行完後再將地址取出，以回到原來的程式中。

處理遞迴呼叫：和子程式的呼叫類似，只是除了儲存下一個指令的地址外，也將引數、區域變數等資料存入堆疊中。
表示式的轉換[中綴表示式轉字尾表示式]與求值。
二叉樹的遍歷。
圖形的深度優先(depth 一 first)搜尋法。

陣列實現棧

思路分析

使用陣列來模擬棧
定義一個top來表示棧頂，初始指向為-1
入棧操作：當資料加入到棧時，

top++；

stack[top]=data;

出棧操作：

int value=stack[top];

top--;

return value;

程式碼實現：

1. //用陣列實現棧
2. publicclassarraystack{
3. private 
int[]array;//陣列，陣列模擬棧，資料就放在該陣列
4. privateinttop=-1;//top表示棧頂，初始化為-1
5. privateintmaxSize;//棧的大小
6. 
7. //構造器
8. publicarraystack(intmaxSize){
9. this.maxSize=maxSize;
10. array=newint[this.maxSize];
11. }
12. 
13. //判斷棧是否為空
14. publicbooleanisEmpty(){
15. returntop==-1;
16. }
17. 
18. //判斷棧是否滿
19. publicbooleanisFull(){
 
20. returntop==this.maxSize-1;
21. }
22. 
23. //入棧
24. publicvoidpush(inta){
25. if(isFull()){//先判斷棧是否滿
26. System.out.println("push（）：棧已滿，無法新增。。。。");
27. return;
28. }
29. top++;
30. array[top]=a;
31. }
32. 
33. //出棧
34. publicintpop(){
35. if(isEmpty()){//先判斷棧是否空
36. thrownewRuntimeException("pop():棧已滿，無法出棧。。。");
37. }
38. inti=array[top];
39. top--;
40. returni;
41. }
42. 
43. //遍歷
44. publicvoidshow(){
45. for(inti=top;i>-1;i--){//遍歷時，需要從棧頂開始顯示資料
46. System.out.println(array[i]);
47. }
48. }
49. 
50. //獲取棧頂元素
51. publicintpeek(){
52. returnarray[top];
53. }
54. }

連結串列實現棧

程式碼實現：

定義連結串列：

1. //定義連結串列
2. publicclasslinkedList<E>{
3. 
4. privateclassNode{//內部類，定義連結串列中的節點內容
5. privateNodenext;//表示下一個節點
6. Ee;//此節點的值
7. 
8. //構造器
9. publicNode(Ee,Nodenext){
10. this.next=next;
11. this.e=e;
12. }
13. 
14. //構造器
15. publicNode(){
16. this(null,null);
17. }
18. 
19. //構造器
20. publicNode(Ee){
21. this(e,null);
22. }
23. 
24. //重寫toString（）
25. @Override
26. publicStringtoString(){
27. return"Node{"+
28. "e="+e+
29. '}';
30. }
31. }
32. 
33. privateNodefirst=newNode();//表示連結串列的頭結點
34. privateintsize;//表示連結串列的長度（大小）
35. 
36. //獲取連結串列中的元素個數
37. publicintgetSize(){
38. returnsize;
39. }
40. 
41. //返回連結串列是否為空
42. publicbooleanisEmpty(){
43. returnsize==0;
44. }
45. 
46. //在連結串列的index(0~size-1)位置新增新的元素e
47. publicvoidadd(intindex,Ee){
48. if(index<0||index>size){//判斷index是否合法
49. thrownewIllegalArgumentException("add（）：輸入index值有誤，新增失敗。。。");
50. }
51. Nodetemp=first;//頭結點不能移動，所以設定輔助節點temp
52. for(inti=0;i<index;i++){//將temp節點指向index位置的前一個位置節點
53. temp=temp.next;
54. }
55. Nodenode=newNode(e,temp.next);//將新元素e建立成node物件，next為temp的下一個節點
56. temp.next=node;//將temp所指節點的next指向node
57. size++;
58. }
59. 
60. //在連結串列頭新增新的元素e
61. publicvoidaddAtFirst(Ee){
62. add(0,e);
63. }
64. 
65. //在連結串列末尾新增新的元素e
66. publicvoidaddAtLast(Ee){
67. //add(getSize(),e);
68. add(size,e);
69. }
70. 
71. //獲得連結串列的第index(0~size-1)個位置的元素
72. publicEget(intindex){
73. if(index<0||index>=size){
74. thrownewIllegalArgumentException("get（）：輸入的index非法，獲取失敗。。。");
75. }
76. Nodetemp=first.next;
77. for(inti=0;i<index;i++){
78. temp=temp.next;
79. }
80. returntemp.e;
81. }
82. 
83. //獲得連結串列的第一個元素
84. publicEgetFirst(){
85. returnget(0);
86. }
87. 
88. //獲得連結串列的最後一個元素
89. publicEgetLast(){
90. returnget(size-1);
91. }
92. 
93. //修改連結串列的第index(0~size-1)個位置的元素為e
94. publicvoidset(intindex,Ee){
95. if(index<0||index>=size){
96. thrownewIllegalArgumentException("set（）：獲取元素失敗，輸入的index值非法！");
97. }
98. Nodetemp=first;
99. for(inti=0;i<index;i++){
100. temp=temp.next;
101. }
102. temp.e=e;
103. }
104. 
105. //查詢連結串列中是否有元素e
106. publicbooleancontains(Ee){
107. Nodetemp=first.next;
108. booleanflag=false;
109. while(temp!=null){
110. if(temp.e.equals(e)){
111. returntrue;
112. }
113. temp=temp.next;
114. }
115. returnfalse;
116. }
117. 
118. //從連結串列中刪除index(0~size-1)位置的元素,返回刪除的元素
119. publicEremove(intindex){
120. if(index<0||index>=size){
121. thrownewIllegalArgumentException("remove（）：獲取元素失敗，輸入的index值非法！");
122. }
123. Nodetemp=first;
124. for(inti=0;i<index;i++){
125. temp=temp.next;
126. }
127. NodedelNode=temp.next;
128. temp.next=delNode.next;
129. size--;
130. returndelNode.e;
131. }
132. 
133. 
134. //從連結串列中刪除第一個元素（0）,返回刪除的元素
135. publicEremoveFirst(){
136. returnremove(0);
137. }
138. 
139. //從連結串列中刪除最後一個元素（size-1）,返回刪除的元素
140. publicEremoveLast(){
141. returnremove(size-1);
142. }
143. 
144. //從連結串列中刪除指定元素e
145. publicvoidremoveElement(Ee){
146. Nodetemp=first;
147. while(temp.next!=null){
148. if(temp.next.e.equals(e)){
149. temp.next=temp.next.next;
150. size--;
151. return;
152. }
153. temp=temp.next;
154. }
155. System.out.println("removeElemen（）：沒有找到該元素，刪除失敗。。。");
156. }
157. 
158. //重寫toString（）
159. @Override
160. publicStringtoString(){
161. StringBuilderstringBuilder=newStringBuilder();
162. Nodetemp=first.next;
163. while(temp!=null){
164. if(temp.next==null){
165. stringBuilder.append(temp.e);
166. }else{
167. stringBuilder.append(temp.e+"->");
168. }
169. temp=temp.next;
170. }
171. returnstringBuilder.toString();
172. }
173. }

來自 <http://www.planetb.ca/projects/syntaxHighlighter/popup.php>

用連結串列定義棧：

1. interfacestack<E>{
2. /**
3. *獲取棧的大小
4. */
5. intgetSize();
6. 
7. /**
8. *棧頂元素出棧
9. */
10. Epop();
11. 
12. /**
13. *元素入棧
14. */
15. voidpush(Ee);
16. 
17. /**
18. *遍歷棧元素
19. */
20. voidprintAll();
21. 
22. /**
23. *輸出棧頂元素
24. */
25. Epeek();
26. 
27. /**
28. *判斷棧是否為空
29. */
30. booleanisEmpty();
31. }

來自 <http://www.planetb.ca/projects/syntaxHighlighter/popup.php>

1. //用連結串列來實現棧
2. classlinkedListStack<E>implementsstack<E>{
3. privatelinkedList<E>list;
4. 
5. publiclinkedListStack(){
6. list=newlinkedList<>();
7. }
8. 
9. @Override
10. publicintgetSize(){
11. returnlist.getSize();
12. }
13. 
14. @Override
15. publicEpop(){
16. returnlist.removeLast();
17. }
18. 
19. @Override
20. publicvoidpush(Ee){
21. list.addAtLast(e);
22. }
23. 
24. @Override
25. publicvoidprintAll(){
26. System.out.println(list.toString());
27. }
28. 
29. @Override
30. publicEpeek(){
31. EatLast=null;
32. try{
33. atLast=list.getLast();
34. }catch(Exceptione){
35. System.out.print("棧為空：");
36. }
37. returnatLast;
38. }
39. 
40. @Override
41. publicbooleanisEmpty(){
42. returnlist.isEmpty();
43. }
44. 
45. }

來自 <http://www.planetb.ca/projects/syntaxHighlighter/popup.php>