剖析数据结构Android版之栈篇

2023-09-05 21:30:51

探索Android中栈结构的强大功能：数组表和单链表实现

在计算机科学中，栈是一种先进后出的数据结构，这意味着后加入的数据将最先被移除。它在各种应用程序中都有着广泛的应用，包括浏览器中的后退/前进操作、函数调用以及表达式计算。为了在Android开发中有效利用栈，了解其工作原理和实现方式至关重要。

一、栈的本质：先进后出

想象一下一个弹簧，每次添加一个弹簧圈都会压缩弹簧。当需要移除弹簧圈时，最先添加的弹簧圈会被第一个弹出。这就是栈的运作方式：后进的数据首先出。

二、栈的接口：抽象定义

为了在Android中使用栈，我们可以定义一个接口IStack来栈的基本操作：

push()：将数据推入栈中
pop()：从栈顶弹出数据
peek()：获取栈顶数据
size()：返回栈的大小
isEmpty()：检查栈是否为空

三、栈的实现：数组表和单链表

栈结构可以通过多种方式实现，但数组表和单链表是最常见的两种方式。

1. 数组表栈：简单高效

数组表栈使用数组来存储数据。它的优点是实现简单、效率高，但缺点是栈的大小是固定的，无法动态扩容。

public class ArrayStack<T> implements IStack<T> {

    private T[] data;
    private int top;

    public ArrayStack(int capacity) {
        data = (T[]) new Object[capacity];
        top = -1;
    }

    @Override
    public void push(T data) {
        if (top == data.length - 1) {
            throw new StackOverflowException();
        }
        data[++top] = data;
    }

    @Override
    public T pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new StackUnderflowException();
        }
        return data[top--];
    }

    @Override
    public T peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new StackUnderflowException();
        }
        return data[top];
    }

    @Override
    public int size() {
        return top + 1;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }
}

2. 单链表栈：动态扩容

单链表栈使用单链表来存储数据。它的优点是栈的大小可以动态扩容，但实现比数组表栈复杂，效率略低。

public class LinkedStack<T> implements IStack<T> {

    private Node<T> head;
    private int size;

    private static class Node<T> {

        private T data;
        private Node<T> next;

        public Node(T data) {
            this.data = data;
        }
    }

    @Override
    public void push(T data) {
        Node<T> newNode = new Node<>(data);
        newNode.next = head;
        head = newNode;
        size++;
    }

    @Override
    public T pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new StackUnderflowException();
        }
        T data = head.data;
        head = head.next;
        size--;
        return data;
    }

    @Override
    public T peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new StackUnderflowException();
        }
        return head.data;
    }

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

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

四、数组表和单链表栈的比较

实现方式	优点	缺点
数组表栈	实现简单、效率高	栈的大小是固定的，无法动态扩容
单链表栈	栈的大小可以动态扩容	实现比数组表栈复杂，效率略低