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基於陣列和連結串列兩種方式實現棧

棧是一種先進後出的資料結構,在實際程式設計棧有很廣泛的用處,Java棧已經幫我們實現好了stack類。

實現棧的兩種方式,基於陣列實現和基於連結串列實現。

1.stack介面

public interface StackADT {
	//入棧操作
	public void push(Object element);
	//出棧操作
	public Object pop();
	//判斷是否為空
	public boolean isEmpty();
	//得到當前棧的大小
	public int size();
	//返回棧頂物件的引用
	public Object peek();
	//轉化為字串
	public String toString();
	
}
2.基於陣列實現
//基於陣列實現棧stack 類棧維護一個數組、一個top指標即可
public class ArrayStack implements StackADT {
	//用陣列來儲存壓入棧的物件
	private Object[] contents;
	//標記當前棧的棧頂元素
	private int top;
	//預設陣列大小
	private static int SIZE=10;
	
	//建構函式初始化
	public ArrayStack() {
		contents=new Object[SIZE];
		top=0;
	}
	//基於陣列實現,必須有一個擴容方法,當棧不夠大時,進行擴容
	//擴容的本質就是新建一個兩倍大的陣列,之前的陣列丟掉不要
	public void expand(){
		//每次將當前size擴大為兩倍
		Object[] larger=new Object[size()*2];
		for(int index=0;index<top;index++)
			larger[index]=contents[index];
		//將指向陣列的引用指向新的擴容後的陣列,舊的陣列沒有引用指向就會被垃圾回收器回收
		contents=larger;
	}
	@Override
	public void push(Object element) {
		if(top==contents.length)
			expand();
		contents[top]=element;
		top++;
	}

	@Override
	public Object pop() {
		if(isEmpty()){
			System.out.println("stack is empty");
			System.exit(1);
		}
		Object result = contents[top-1];
        contents[top-1] = null;//出棧 即把棧頂元素的引用置為null,實際上元素物件還在,被另一個result引用所指
        top--;
        return result;    
	}

	@Override
	public boolean isEmpty() {
		return (size()==0);
	}

	@Override
	public int size() {
		return top;
	}

	@Override
	public Object peek() {
		Object result;
        if(isEmpty())
            result = null;
        else
            result = contents[top-1];
        return result;
	}
	public static void main(String[] args) {
		ArrayStack stack = new ArrayStack();
        System.out.println("將0到24依次壓棧,然後連續10次出棧");
        for(int i = 0;i < 25;i++)
            stack.push(i);
        for(int i = 0;i < 10;i++)
            stack.pop();
        System.out.println("棧的大小為: " + stack.size());
        System.out.println("棧為空嗎?: " + stack.isEmpty());
        System.out.println("棧頂元素為: " + stack.peek());
	}
}
3.基於連結串列實現
//基於連結串列實現棧,也就是以節點的形式儲存棧,從頭節點往外取出資料,這樣好處理
public class LinkedStack implements StackADT {
	
	// 連結串列節點類,內部類實現,包含資料域和指標域
	class Node {
		int data; // 資料域
		Node next;// 指標域

		public Node(int data) {
			this.data = data;
		}
	} 
	
	private Node top;
	private int count;
	public LinkedStack(){
        top = null;
        count = 0;
    }
	
	@Override
	public void push(Object element) {
		Node node=new Node((Integer)element);
		//倒序構造連結串列,最先入棧的是連結串列尾部,然後最後入棧的是連結串列頭部,這樣指標指向關係容易實現,雖然邏輯不好理解
		//因為我們的理解一般是從頭部開始構造節點,而從尾部開始構造節點比較抽象
		node.next=top;
		//指向的是頭結點
		top=node;
		count++;
	}

	@Override
	public Object pop() {
		if(isEmpty()){
            System.out.println("stack is empty!");
            System.exit(1);
        }
		Object result=top.data;
		top=top.next;
		count--;
		return result;
	}

	@Override
	public boolean isEmpty() {
		return (size()==0);
	}

	@Override
	public int size() {
		return count;
	}

	@Override
	public Object peek() {
		 Object result =  top.data;
	     return result;
	}

}