最近刷資料結構的黑寶書，順便將資料結構進行下總結，就先從最熟悉的棧開始吧。

棧(stack)，資料結構中的一種，準確的來說，應該是資料邏輯結構。

棧的基本特點為: 後進先出，就像生活中我們取放盤子，當一摞盤子在桌子上時候，我們總是會取最上邊的盤子，同時，我們在放盤子時，也會放在最上面。同樣這種機制也在我們瀏覽網頁時也有出現，在我們瀏覽網頁時，左上角的轉到上一頁就是這種，最近瀏覽的網站在最上層，當返回時，先取到最上層的地址，這樣即實現了逐層後退。

棧有幾個基本的操作

• push         向棧底新增一個元素     
• pop           從棧頂取出一個元素
• peek         
  複製棧頂元素，但不進行刪除
• size           判定棧中所含元素的個數
• isEmpty    判斷棧是否為空

因為對樹結構還不夠熟悉，我們就用簡單的陣列和連結串列來實現一個棧。

陣列實現

利用陣列實現棧，我們可以設定自定義容量和預設容量，也可以設定自動擴容機制。陣列實現機制相對來說更加簡單，考慮到棧的操作總是取最近新增的元素，所以，我們以頭部作為棧底，尾部作為棧頂，這樣向棧內新增元素時，時間複雜度為常數，對於經常對棧頂進行操作，並且棧內資料非常龐大的情況下，效率相對較高。

下面利用Java程式碼進行方法實現

package Stack;

public class ArrayStack {
	/*
	 * 該類為使用陣列實現的一個棧（Stack）
	 * 具有成員方法pop，push，peek，isEmpty，size，getMaxElementNumber
	 * 具有構造方法兩種，預設容量和指定容量
	 * 陣列應具有自動擴容能力(可選)
	 */
	//該值為棧索引，各項方法均對其進行操作(固定長度陣列)
	private int STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT = 0;
	//該值為棧最大容量數
	public int TOP;
	
	private Object[] StackArray;
	
	public ArrayStack() {
		//預設棧容量為15
		StackArray = new Object[15];
	}
	
	public ArrayStack(int TOP) {
		//指定棧容量
		StackArray = new Object[TOP];
		//返回TOP值，用於後續判斷操作
		this.TOP = TOP;
	}
	/*
	 * 棧推入操作  具有判滿功能
	 */
	public boolean push(Object element) {
		//判斷棧頂是否滿元素,若滿，進行擴容，若空進行新增
		if(StackArray[StackArray.length-1] != null) {
			/*
			 * 準備新陣列，將原陣列資料全部複製進去
			 * 將原陣列刪除並擴容 擴容指數為2倍
			 * 將新陣列資料複製進原陣列
			 */
			Object[] StackArrayNew = new Object[StackArray.length];
			for(int i = 0;i<=StackArrayNew.length;i++) {
				StackArrayNew[i] = StackArray[i];
			}
			StackArray = new Object[StackArrayNew.length * 2];
			for(int i = 0;i<=StackArrayNew.length;i++) {
				StackArray[i] = StackArrayNew[i];
			}
			StackArray[STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT] = element;
			STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT++;
			return true;
		}else {
			StackArray[STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT] = element;
			STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT++;
			return true;
		}
	}
	
	/*
	 * 棧取出操作，具有判空功能
	 */
	public Object pop() {
		//判斷棧中是否有元素，若有返回Object例項，若無返回提示
		
		if(StackArray[0] == null) {
			return null;
		}else {
			Object theReturnResult =                                                
StackArray[STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT];
			StackArray[STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT] = null;
			return theReturnResult;
		}
	}
	/*
	 * 判斷棧中元素個數方法
	 */
	public int size() {
		int index = 0;
		while(StackArray[index] == null) {
			index++;
		}
		return index;  
	}
	/*
	 * 判斷是否為空
	 */
	public boolean isEmpty() {
		if(StackArray[0] == null) 
			return true;
			return false;
	}
	/*
	 * peek複製棧頂元素
	 */
	public Object peek() {
		//判斷棧中是否有元素，若有返回Object例項，若無返回提示
		if(StackArray[0] == null) {
			System.out.println("該棧為空");
			return null;
		}else {
			Object theReturnResult = StackArray[STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT];
			return theReturnResult;
		}
	}
}
 

Ps:該棧內實現了基本的五個操作，並且對基本的操作進行了判空功能。

連結串列實現

在這裡就先不進行連結串列的介紹，等有時間再開一篇連結串列的總結。

為了實現起來更加方便，利用單鏈表即可滿足棧的需求。對於連結串列來說，增刪改的操作時間為常數，而因為其引用的特性，遍歷的花費十分昂貴，所以我們為了優化棧的效能，儘可能減少遍歷連結串列所浪費的時間，我們將連結串列表頭作為棧頂，這樣每次存取操作只需要用頭引用取表頭資料即可。

首先我們需要在連結串列內維護一個節點類。

package MyLinkedList;
/*
 * 該類為單鏈表類的節點類，該類只服務於LinkedList類，並不進行對外暴露
 */
public class SingleLinkedListNode {
	//該引用為連結串列中的資料部分，用於存放資料
	public Object data;
	//該引用為指向下一個連結串列，最後一個可迴圈或者置空
	public SingleLinkedListNode Next;
	
	public SingleLinkedListNode(Object data,SingleLinkedListNode Next) {
		this.data = data;
		this.Next = Next;
	}

	public Object getData() {
		return data;
	}

	public void setData(Object data) {
		this.data = data;
	}

	public SingleLinkedListNode getNext() {
		return Next;
	}

	public void setNext(SingleLinkedListNode next) {
		Next = next;
	}
	
}
 

下面用連結串列實現

package MyLinkedList;
/*
 * 該類為單鏈表類的節點類，該類只服務於LinkedList類，並不進行對外暴露
 */
public class SingleLinkedListNode {
	//該引用為連結串列中的資料部分，用於存放資料
	public Object data;
	//該引用為指向下一個連結串列，最後一個可迴圈或者置空
	public SingleLinkedListNode Next;
	
	public SingleLinkedListNode(Object data,SingleLinkedListNode Next) {
		this.data = data;
		this.Next = Next;
	}

	public Object getData() {
		return data;
	}

	public void setData(Object data) {
		this.data = data;
	}

	public SingleLinkedListNode getNext() {
		return Next;
	}

	public void setNext(SingleLinkedListNode next) {
		Next = next;
	}
}

只實現了幾個基本操作，對於size，isEmpty等方法，和陣列實現原理相同。

最後再簡單介紹一種較為特殊的棧，該棧為棧中的一個特殊形式，主要用於取消操作，使用陣列進行實現，該棧不能進行自動擴容，並且棧滿後將從棧低進行元素刪除。

其原理和以上兩種棧無差別，只不過在棧滿後，先將棧底元素刪除，再將棧元素向前移動，最後在棧頂新增元素。

package Stack;

public class OverFlowStack {
	/*
	 * 該棧為棧中的一個特殊形式，主要用於取消操作，使用陣列進行實現 
	 * 該棧不能進行自動擴容，並且棧滿後將從棧低進行元素刪除
	 * 該棧具有方法為pop，push，peek，size，isEmpty
	 */

	// 該值為棧索引，各項方法均對其進行操作(固定長度陣列)
	private int STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT = 0;

	public int TOP;

	private Object[] OverFlowStack;

	public OverFlowStack() {
		// 預設棧容量為15
		OverFlowStack = new Object[15];
	}

	public OverFlowStack(int TOP) {
		// 指定棧容量
		OverFlowStack = new Object[TOP];
		// 返回TOP值，用於後續判斷操作
		this.TOP = TOP;
	}

	public boolean push(Object element) {
		// 首先對棧進行資料判斷，如果棧內還有空間，直接新增
		// 如果棧內已經滿資料，從棧底刪除最後一個數據並進行陣列索引的移動
		if (OverFlowStack[OverFlowStack.length - 1] == null) {
			OverFlowStack[STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT] = element;
			return true;
		} else {
			// 通過while進行對棧內資料移動的操作
			// 移動次數為INDEX-1
			int temp = 0;
			while (temp <= OverFlowStack.length - 1) {
				OverFlowStack[temp] = OverFlowStack[temp + 1];
				temp++;
			}
			return true;
		}
	}
	/*
	 * 棧取出操作，具有判空功能
	 */
	public Object pop() {
		//判斷棧中是否有元素，若有返回Object例項，若無返回提示
		
		if(OverFlowStack[0] == null) {
			return null;
		}else {
			Object theReturnResult = OverFlowStack[STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT];
			OverFlowStack[STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT] = null;
			return theReturnResult;
		}
	}
	/*
	 * 判斷棧中元素個數方法
	 */
	public int size() {
		int index = 0;
		while(OverFlowStack[index] == null) {
			index++;
		}
		return index;  
	}
	/*
	 * 判斷是否為空
	 */
	public boolean isEmpty() {
		if(OverFlowStack[0] == null) 
			return true;
			return false;
	}
	/*
	 * peek複製棧頂元素
	 */
	public Object peek() {
		//判斷棧中是否有元素，若有返回Object例項，若無返回提示
		if(OverFlowStack[0] == null) {
			System.out.println("該棧為空");
			return null;
		}else {
			Object theReturnResult = OverFlowStack[STACK_ARRAY_INDEX_OF_HANDMOVEMENT];
			return theReturnResult;
		}
	}
}

基本內容就總結到這裡，如果有錯誤的地方請留言指出，萌新發文，請大神輕噴。

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