程序员，你应该知道的数据结构之栈
- 2019 年 10 月 3 日
- 笔记
数据结构中的栈不要与 Java 中的栈混淆，他们俩不是一回事，数据结构中的栈是一种受限制的线性表，栈具有先进后出、后进先出的特点，因为栈只允许访问最后一个数据项，即最后插入的数据项。也许你会有疑问，栈既然有这么多限制，为什么不用数组或者链表而使用栈？在开发中，我们有特定的场景，根据特定的场景去选用数据结构，栈的适用场景非常多，比如浏览器的前进与后退、字符串括号的合法性等，我们使用栈来实现就比较好，因为栈相对数组、链表来说对外提供的接口要少很多，接口少了，出错的概率就减少了，对风险的可控性就提高了。
实现一个栈
从栈的定义中可以看出，栈主要有两个操作，一个是新增一条数据，我们叫做入栈，另一个是获取一条数据，称为出栈，下面两张图是入栈出栈示意图。
栈的实现有两种方式，一种是基于数组实现的，我们叫作顺序栈，另一种是基于链表实现的，我们叫作链式栈。下面是两种栈的实现代码
基于数组的顺序栈
/** * 基于数组的顺序栈 */ public class ArrayStack { // 栈最大容量 private int maxSzie; // 存放内容 private String[] array; // 栈顶元素 private int top; public ArrayStack(int size){ this.maxSzie = size; this.array = new String[this.maxSzie]; this.top = 0; } /** * 入栈操作 * * @param data 数据 * @return 0：入栈失败 1：入栈成功 */ public int push(String data) { if (top == maxSzie) return 0; array[top] = data; top++; return 1; } /** * 出栈操作 * * @return */ public String pop() { if (top == 0) return null; return array[--top]; } /** * 获取栈顶元素 * * @return */ public String peek() { return array[top - 1]; } /** * 判断栈是否为空 * @return */ public boolean isEmpty() { return top == 0; } } 基于链表的链式栈
/** * 基于链表的链式栈 */ public class LinkStack { // 始终指向栈的第一个元素 private Node top = null; /** * 压栈 * * @param data * @return */ public int push(String data) { Node node = new Node(data); if (top == null) { top = node; } else { node.next = top; top = node; } return 1; } /** * 出栈 * * @return */ public String pop() { if (top == null) return null; String data = top.getData(); top = top.next; return data; } /** * 节点信息 */ private static class Node { private String data; private Node next; public Node(String data) { this.data = data; this.next = null; } public String getData() { return this.data; } } }栈的实现比较简单，因为栈涉及的操作不多，主要就入栈和出栈两个操作。
栈的应用
检测字符串括号的合法性
我们有时候需要检测字符串括号的合法性，即一个左括号需要匹配一个右括号，这个我们可以使用栈来实现。我们可以从一个合法的括号来理解为什么使用栈？如果括号使用合法，最后一个左括号跟第一个右括号是匹配的，倒数第二个左括号和第二个右括号匹配的，以此类推，这符合我们栈的特性先进后出。
假设我们有三种括号：圆括号 ()、方括号 [] 和花括号{}，我们使用栈来检测括号的合法性。我们将左括号全部压栈，当出现右括号时，我们就进行匹配，这时候有如下三种情况：
- 栈为空，说明没有左括号，括号使用不合法
- 栈中取出来的左括号跟右括号不匹配，括号使用不合法
- 栈中取出的左括号跟右括号匹配，括号使用暂时合法
当整个字符串都扫描完成后，检测栈中是否还有值，如果栈为空，则说明括号使用合法，反正，则括号使用不合法。
实现代码
public static boolean BracketChecker(String data) { char[] chars = data.toCharArray(); ArrayStack stack = new ArrayStack(chars.length); for (char ch : chars) { switch (ch){ case '{': case '[': case '(': stack.push(ch); break; case '}': case ']': case ')': if (!stack.isEmpty()){ char ch1 = stack.pop(); if ((ch=='}' && ch1 !='{') ||(ch==']' && ch1 !='[') ||(ch==')' && ch1 !='(') ){ return false; } }else { return false; } break; default: break; } } return stack.isEmpty(); }浏览器前进、后退功能
我们使用浏览器都知道，浏览器可以前进、后退功能，浏览器的前进后退也符合栈的特点，我们最先访问的网页肯定要最后才能倒回去。我们一起来看看栈怎么实现这个功能？
我们需要定义两个栈，我们将首次访问的页面压栈到第一个栈中，当点击后退时，从第一个栈中取出数据放入到第二个栈，当点击前进按钮时，从第二个栈取出数据放入第一个栈。当第一个栈没有数据时，说明没有页面可以点击后退了，当第二个栈没有数据时，说明没有页面可以点击前进了。这样我们就通过栈实现了浏览器前进、后退功能。
最后
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