Java深入了解数据结构之栈与队列的详解

一，栈

1，概念

在我们软件应用 ，栈这种后进先出数据结构的应用是非常普遍的。比如你用浏 览器上网时不管什么浏览器都有 个"后退"键，你点击后可以接访问顺序的逆序加载浏览过的网页。

很多类似的软件，比如 word photoshop 等文档或图像编 软件中 都有撤销 )的操作，也是用栈这种方式来实现的，当然不同的软件具体实现会有很大差异，不过原理其实都是一样的。

栈( stack )是限定仅在表尾进行插入和删除的线性表

栈：一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈 顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出lifo（last in first out）的原则。

2，栈的操作

压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。

出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶。

3，栈的实现

①入栈

 public static void main(string[] args) {
        stack<integer> stack = new stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        stack.push(4);
        int ret = stack.push(4);
        system.out.println(ret);
    }

②出栈

  public static void main(string[] args) {
        stack<integer> stack = new stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        int ret1 = stack.pop();
        int ret2 = stack.pop();
        system.out.println(ret1);
        system.out.println(ret2);
    }

③获取栈顶元素

 public static void main(string[] args) {
        stack<integer> stack = new stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        int ret1 = stack.pop();
        int ret2 = stack.pop();
        int ret3 = stack.peek();
        system.out.println(ret1);
        system.out.println(ret2);
        system.out.println(ret3);
    }

④判断栈是否为空

  public static void main(string[] args) {
        stack<integer> stack = new stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        int ret1 = stack.pop();
        int ret2 = stack.pop();
        int ret3 = stack.peek();
        system.out.println(ret1);
        system.out.println(ret2);
        system.out.println(ret3);
        stack.pop();
        boolean flag = stack.empty();
        system.out.println(flag);
    }

 4，实现mystack

public class mystack<t> {
    private t[] elem;//数组
    private int top;//当前可以存放数据元素的下标-》栈顶指针
 
    public mystack() {
        this.elem = (t[])new object[10];
    }
 
    /**
     * 入栈操作
     * @param item 入栈的元素
     */
    public void push(t item) {
        //1、判断当前栈是否是满的
        if(isfull()){
            this.elem = arrays.copyof(this.elem,2*this.elem.length);
        }
        //2、elem[top] = item  top++;
        this.elem[this.top++] = item;
    }
 
    public boolean isfull(){
        return this.elem.length == this.top;
    }
 
    /**
     * 出栈
     * @return 出栈的元素
     */
    public t pop() {
        if(empty()) {
            throw new unsupportedoperationexception("栈为空！");
        }
        t ret = this.elem[this.top-1];
        this.top--;//真正的改变了top的值
        return ret;
    }
 
    /**
     * 得到栈顶元素，但是不删除
     * @return
     */
    public t peek() {
        if(empty()) {
            throw new unsupportedoperationexception("栈为空！");
        }
        //this.top--;//真正的改变了top的值
        return this.elem[this.top-1];
    }
    public boolean empty(){
        return this.top == 0;
    }
}

public static void main(string[] args) {
        mystack<integer> mystack = new mystack<>();
        mystack.push(1);
        mystack.push(2);
        mystack.push(3);
        system.out.println(mystack.peek());
        system.out.println(mystack.pop());
        system.out.println(mystack.pop());
        system.out.println(mystack.pop());
        system.out.println(mystack.empty());
        system.out.println("============================");
        mystack<string> mystack2 = new mystack<>();
        mystack2.push("hello");
        mystack2.push("word");
        mystack2.push("thank");
        system.out.println(mystack2.peek());
        system.out.println(mystack2.pop());
        system.out.println(mystack2.pop());
        system.out.println(mystack2.pop());
        system.out.println(mystack2.empty());
 
    }

二，队列

1，概念

像移动、联通、电信等客服电话，客服人员与客户相比总是少数，在所有的客服人员都占线的情况下，客户会被要求等待，直到有某个客服人员空下来，才能让最先等待的客户接通电话。这里也是将所有当前拨打客服电话的客户进行了排队处理。

操作系统和客服系统中，都是应用了种数据结构来实现刚才提到的先进先出的排队功能，这就是队列。

队列(queue) 是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出fifo(first in first out) 入队列：进行插入操作的一端称为队尾（tail/rear） 出队列：进行删除操作的一端称为队头 （head/front）

2，队列的实现

①入队

 public static void main(string[] args) {
        deque<integer> queue = new linkedlist<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        
    }

②出队

  public static void main(string[] args) {
        deque<integer> queue = new linkedlist<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        system.out.println(queue.poll());
        system.out.println(queue.poll());
 
    }

③获取队首元素

public static void main(string[] args) {
        deque<integer> queue = new linkedlist<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        system.out.println(queue.poll());
        system.out.println(queue.poll());
        system.out.println("-----------------");
        system.out.println(queue.peek());
    }

3，实现myqueue

class node {
    private int val;
    private node next;
    public int getval() {
        return val;
    }
    public void setval(int val) {
        this.val = val;
    }
    public node getnext() {
        return next;
    }
    public void setnext(node next) {
        this.next = next;
    }
    public node(int val) {
        this.val = val;
    }
}
public class myqueue {
    private node first;
    private node last;
    //入队
    public void offer(int val) {
        //尾插法  需要判断是不是第一次插入
        node node = new node(val);
        if(this.first == null) {
            this.first = node;
            this.last = node;
        }else {
            this.last.setnext(node);//last.next = node;
            this.last = node;
        }
    }
    //出队
    public int poll() {
        //1判断是否为空的
        if(isempty()) {
            throw new unsupportedoperationexception("队列为空！");
        }
        //this.first = this.first.next;
        int ret = this.first.getval();
        this.first = this.first.getnext();
        return ret;
    }
    //得到队头元素但是不删除
    public int peek() {
        //不要移动first
        if(isempty()) {
            throw new unsupportedoperationexception("队列为空！");
        }
        return this.first.getval();
    }
    //队列是否为空
    public boolean isempty() {
        return this.first == null;
    }
}

 public static void main(string[] args) {
        myqueue myqueue = new myqueue();
        myqueue.offer(1);
        myqueue.offer(2);
        myqueue.offer(3);
        system.out.println(myqueue.peek());
        system.out.println(myqueue.poll());
        system.out.println(myqueue.poll());
        system.out.println(myqueue.poll());
        system.out.println(myqueue.isempty());
       
    }

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