揭秘Java的秘密宝藏：Stack——不容小觑的强大数据结构

后端

2024-02-06 14:23:59

一、Stack的基本概念

Stack是一种线性数据结构，它的特点是只能在栈顶进行插入和删除操作。这种特性使得它非常适合需要遵循“后进先出”原则的场景。Stack的实现方式有很多种，最常见的是基于数组和链表。

二、Stack的应用场景

Stack在实际开发中有着广泛的应用。以下是一些典型的场景：

函数调用：在函数调用过程中，系统会将函数的参数、局部变量和返回地址压入栈中。当函数返回时，系统会从栈中弹出这些信息，从而恢复到函数调用前的状态。
表达式求值：在编译器或解释器中，Stack通常用于存储表达式中的操作数和运算符。通过后缀表达式（逆波兰表示法）的计算，Stack可以高效地计算出表达式的值。
浏览器历史记录：浏览器在记录用户访问过的网页时，会将这些网页的URL压入栈中。当用户点击“后退”按钮时，浏览器会从栈中弹出URL并加载对应的网页。

三、Stack的Java实现

Java提供了Stack类，它位于java.util包中。Stack类继承自Vector类，因此它具有Vector类的所有特性，如线程安全性、可变长度等。

Stack类的主要方法包括：

push(Object)：将一个元素压入栈顶。
pop()：从栈顶弹出并返回一个元素。
peek()：从栈顶获取一个元素，但不将其弹出。
empty()：检查栈是否为空。
size()：返回栈中元素的数量。

四、手写一个栈

为了更深入地理解Stack的实现原理，我们也可以自己动手写一个栈。以下是一个简单的手写栈的Java实现：

class Stack {
    private int top;
    private Object[] elements;

    public Stack() {
        top = -1;
        elements = new Object[10];
    }

    public void push(Object o) {
        if (top == elements.length - 1) {
            // 栈已满，扩容
            Object[] newElements = new Object[elements.length * 2];
            System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, elements.length);
            elements = newElements;
        }
        elements[++top] = o;
    }

    public Object pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        return elements[top--];
    }

    public Object peek() {
        if (isEmpty()) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        return elements[top];
    }

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

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