栈是重要的数据结构,从数据结构角度看,栈也是线性表,其特殊性在栈的基本操作是线性表的子集。Stack作为最基本的数据结构,在JDK代码中,也有它的实现,java.util.Stack类是继承了Vector类,来实现了栈的基本功能。
1.栈的基本原理
栈(Stack)是限定仅在表尾进行插入或者删除操作的线性表。因此,对于栈来说,表尾端有特殊含义,成为栈顶,表头称之为栈底。
由下图可以看出,栈的最基本的特征是LIFO(Last In First Out),因此栈又被称为后进先出
的线性表。
2.栈的基本操作
InitStack(&S)--------------构造一个空栈
IsEmpty:判断栈是否为空
ClearStack:清空栈
StackLength:栈S的元素个数,即栈的长度
GetTop:获取栈顶元素
Push:插入新的元素
Pop:删除栈顶元素
3.java.util.Stack源码解析
1)数据结构:利用Vector(动态数组)完成后进先出的操作
2)基本方法:
//初始化一个长度为10 的数组
构造器 public Stack():
//放入新元素到栈顶
public E push(E item){
//按序更新数组元素(计数器判断最后更新数组元素的索引)
addElement(item);
return item;
}
/**
*1.如果由于新增的元素导致数组的长度不够,则把原来的数组尺寸翻倍,并拷贝老数组元素到新的数组
*2.
*
*
*/
public synchronized void addElement(E obj) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
//pop栈顶元素
public synchronized E pop() {
E obj;
int len = size();
obj = peek();
removeElementAt(len - 1);
return obj;
}
4.java.util.stack的缺点
上述源码分析我们知道,Stack利用Vector动态数组实现了后进先出的栈的基本功能,但是数组有下列缺陷:
1)当数组默认的容量发生改变时,push的性能会有较大降低
5.实现自己的Stack类
数组的缺点是,当数组长度发生变化时,原有的元素需要经过copy到新的数组中,这样性能有较大的损耗,而链表最大的优点是插入和删除的性能非常好,Java提供了现成的双向链表类java.util.LinkedList,通过它可以快速编写自己的Stack程序,源码如下:
public class Stack<E>{
LinkedList<E> list;
public Stack(){
list = new LinkedList();
}
public E pop(){
return list.removeLast();
}
public void push(E o){
list.add(o);
}
public E getTop(){
return list.getLast();
}
public boolean isEmpty(){
return list.size()==0;
}
public int size(){
return list.size();
}
public static void main(String[] args) {
Stack stack = new Stack();
stack.push("bottom");
stack.push("middle");
stack.push("top");
System.out.println(stack.isEmpty());
System.out.println(stack.getTop());
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.isEmpty());
}
}
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