栈入门：理解手写栈的本质，揭秘数据结构的新世界

后端

2024-01-12 17:21:57

栈：数据结构中的基石

作为计算机科学中的中流砥柱，栈在程序设计中扮演着至关重要的角色。它就像一块垫脚石，承载着程序的执行流程，引领我们踏上探索数据结构的神奇之旅。

什么是栈？

想象一下一摞盘子，你只能从最上面的盘子开始拿取。这便是栈的精髓——后进先出（LIFO）的原则。换句话说，最后压入栈中的元素将第一个被弹出。

栈的应用

栈在计算机科学中应用广泛，如：

函数调用： 函数被调用时，其参数和局部变量会被压入栈中。当函数返回时，这些数据会被弹出，恢复原状。
递归： 递归是函数自我调用的编程技巧。每次递归调用都会将参数和局部变量压入栈中，当递归调用结束时，这些数据会被弹出。
深度优先搜索： 这是遍历树或图的算法。算法会沿着一条路径一直向下搜索，直到遇到死胡同。然后，算法会回溯到上一个节点，并沿着另一条路径继续搜索。

Java 中的栈实现

Java 提供了两种实现栈的方式：

数组： 栈可以用数组实现，数组的最后一个元素为栈顶元素。入栈只需将元素添加到数组末尾，出栈只需从数组末尾删除元素。
链表： 栈也可以用链表实现，链表中的每个节点包含一个元素和指向下一个节点的指针。入栈只需将元素添加到链表头部，出栈只需从链表头部删除元素。

代码示例：手写栈的 Java 实现

public class Stack {
    private Node top;

    private class Node {
        private int data;
        private Node next;

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

    public void push(int data) {
        Node newNode = new Node(data);
        newNode.next = top;
        top = newNode;
    }

    public int pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new IllegalStateException("栈为空！");
        }
        int data = top.data;
        top = top.next;
        return data;
    }

    public int peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new IllegalStateException("栈为空！");
        }
        return top.data;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return top == null;
    }
}