用Java实现数据结构的栈和队列

见解分享

2022-12-01 19:23:02

掌握数据结构：栈和队列

在计算机科学领域，数据结构是用于组织和存储数据的基本构建块。栈和队列是两种最重要的数据结构，它们在各种应用程序中发挥着至关重要的作用。了解它们的特性和实现对于任何程序员来说都至关重要。

栈：后进先出

想象一下一个装满盘子的盘子堆，最上面的盘子是第一个被放上去的，也是第一个被取下来的。这就是栈的运作方式，它是后进先出的（LIFO）数据结构。

应用场景：

浏览器的前进和后退按钮
函数调用
表达式求值

Java中的栈实现

Java标准库提供了Stack类，它使用基于数组的数据结构来实现栈。此外，还可以使用Deque接口中的LinkedList来实现栈操作。

代码示例：

import java.util.Stack;

public class StackExample {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1); // 将1压入栈
        stack.push(2);
        System.out.println(stack.peek()); // 查看栈顶元素为2
        stack.pop(); // 弹出2
        System.out.println(stack.peek()); // 查看栈顶元素为1
    }
}

队列：先进先出

现在想象一个队列，就像在商店的收银台前排队一样。排在最前面的人是第一个被服务的人，即先进先出（FIFO）。

应用场景：

进程调度
消息队列
打印队列

Java中的队列实现

Java标准库提供了Queue接口，它使用基于数组或链表的数据结构来实现队列。

代码示例：

import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(1); // 将1加入队列
        queue.add(2);
        System.out.println(queue.peek()); // 查看队首元素为1
        queue.remove(); // 移除1
        System.out.println(queue.peek()); // 查看队首元素为2
    }
}

自定义栈和队列

除了使用Java标准库，您还可以自定义数组或链表实现的栈和队列。

自定义数组栈示例：

public class ArrayStack {
    private int[] array;
    private int top;

    public void push(int item) {
        array[top++] = item; // 将元素压入栈顶
    }

    public int pop() {
        return array[--top]; // 弹出并返回栈顶元素
    }
}

自定义链表队列示例：

public class LinkedQueue {
    private Node head, tail;

    public void add(int item) {
        Node newNode = new Node(item);
        if (tail != null) {
            tail.next = newNode;
        }
        tail = newNode;
    }

    public int remove() {
        if (head == null) {
            return -1; // 队列为空时返回-1
        }
        int value = head.value;
        head = head.next;
        return value;
    }
}