Java 集合深入理解（5）：Stack 栈

标签： java数据结构集合框架

数据结构中的 栈

数据结构中，栈是一种线性数据结构，遵从 LIFO（后进先出）的操作顺序，所有操作都是在顶部进行

有点像羽毛球筒：

栈通常有三种操作：

push 入栈pop 栈顶元素出栈，并返回peek 获取栈顶元素，并不删除

我们自定义一个 栈 时只要实现上述三个主要操作即可，本文中将使用 Java 中的 LinkedList　实现一个栈。

栈的使用场景：

栈最主要的意义就在于：入栈和出栈的对称性。

其他场景比如递归（斐波那契数列，汉诺塔）。

Java 集合框架中的栈 Stack

Java 集合框架中的 Stack 继承自 Vector：

由于 Vector 有 4 个构造函数，加上 Stack 本身的一种，也就是说有 5 中创建 Stack 的方法跟 Vector 一样，它是 数组实现的栈。

Stack 的方法

Stack 中新建的方法比较少：

1.构造函数

//构建一个空栈 public Stack() { }

2.入栈

//调用的 Vector.addElement() public E push(E item) { addElement(item); return item; }

Vector 的 addElement() 方法，就是在数组尾部添加元素：

public synchronized void addElement(E obj) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = obj; }

3.获取顶端元素，但不删除

public synchronized E peek() { //调用 Vector.size() 返回元素个数 int len = size(); if (len == 0) throw new EmptyStackException(); //调用 Vector.elementAt 得到栈顶元素 return elementAt(len - 1); }

Vector.elementAt(int):

public synchronized E elementAt(int index) { if (index >= elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount); } return elementData(index); }

Vector.elementData(int):

E elementData(int index) { return (E) elementData[index]; }

4.出栈

public synchronized E pop() { E obj; int len = size(); //调用 peek() 获取顶端元素，一会儿返回 obj = peek(); //调用 Vector.removeElementAt 删除顶端元素 removeElementAt(len - 1); return obj; }

Vector.removeElementAt(int):

public synchronized void removeElementAt(int index) { modCount++; if (index >= elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount); } else if (index < 0) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); } int j = elementCount - index - 1; if (j > 0) { System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j); } elementCount--; elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */ }

5.查找元素是否在栈中

public synchronized int search(Object o) { int i = lastIndexOf(o); //返回的是栈顶到该元素出现的位置的距离 if (i >= 0) { return size() - i; } return -1; }

6.是否为空

public boolean empty() { return size() == 0; }

Vector.size():

public synchronized int size() { return elementCount; }

总结

Java 集合框架中的 Stack 具有以下特点：

继承自 Vector有 5 种创建 Stack 的方法采用数组实现除了 push()，剩下的方法都是同步的

用链表实现一个栈？

由于 Stack　是用数组实现的，我们用链表实现一下吧，这里就选择　LinkedList 来实现：

/** * description:LinkedList 模拟 Stack * <br/> * author: shixinzhang * <br/> * data: 10/23/2016 */ public class LinkedListStack extends LinkedList{ public LinkedListStack(){ super(); } @Override public void push(Object o) { super.push(o); } @Override public Object pop() { return super.pop(); } @Override public Object peek() { return super.peek(); } @Override public boolean isEmpty() { return super.isEmpty(); } public int search(Object o){ return indexOf(o); } }

调用：

@Test public void testPush() throws Exception { LinkedListStack stack = new LinkedListStack(); System.out.println("栈是否为空: " + stack.isEmpty()); stack.push("shixin"); stack.push("好帅"); stack.push("技巧一流"); stack.push("haha"); System.out.println("栈中元素: " + stack); System.out.println("获取顶端元素 peek :" + stack.peek()); System.out.println("顶端元素出栈 pop :" + stack.pop()); System.out.println("出栈后栈内元素:" + stack); System.out.println("search(好帅) 的位置:" + stack.search("好帅")); } }

结果：

可以看到，我其实都没做什么哈哈，都是 LinkedList 内部提供的方法，操作的都是在链表头部的元素，而不是尾部。

其实 LinkedList 这个栈的特性也是继承自 双端队列 Deque，官方也推荐在使用栈时优先使用 Deque，而不是 Stack,有兴趣的可以去了解下。

Thanks