資料結構02 棧和佇列

「棧」是我們常常聽到的乙個術語，那麼什麼是棧呢，很簡單，棧（stack）是乙個後進先出（last in first out,簡稱：lifo）的線性表，它只能從一端新增元素，也只能從一端去除元素，這一端就稱為：棧頂。在計算機的世界中，棧是有著一些不可思議的作用的，例如你在編輯器中輸入你想要輸入的文字是，當你發現輸入有誤時，你會進行撤回的操作。而這就是無處不在的undo操作。還有你安裝軟體時的next和back操作等等。

接下來我們就將繼續我們的探索之路，來自己手寫實現乙個棧功能。

public inte***ce stack

棧的機制可以用陣列來實現，也可以用鍊錶來實現，我們將用上篇文章「小小陣列」，不可小覷中所建立的陣列來實現棧的基本操作：

package com.zfy.stackorqueues;
public class array
//無引數建構函式，預設陣列的容量capacity=10
public array() 
//獲取陣列中的元素個數
public int getsize() 
//獲取陣列的容量
public int getcapacity() 
//返回陣列是否為空
public boolean isempty() 
//向所有元素後新增乙個新元素
public void addlast(e e) 
// 在所有元素前新增乙個新元素
public void addfirst(e e) 
// 在index索引的位置插入乙個新元素e
public void add(int index, e e) 
//獲取index索引位置的元素
public e get(int index) 
public e getlast() 
public e getfirst() 
//修改index索引位置的元素為e
public void set(int index, e e) 
//查詢陣列中是否有元素e
public boolean cotains(e e) 
//查詢陣列中元素e所在的索引，如果不存在元素e，則返回-1
public int find(e e) 
//從陣列中刪除index位置的元素, 返回刪除的元素
public e remove(int index) 
//從陣列中刪除第乙個元素, 返回刪除的元素
public e removefirst() 
// 從陣列中刪除最後乙個元素, 返回刪除的元素
public e removelast()
//從陣列中刪除元素e
public void removeelement(e e) 
@override
public string tostring() 
}return res.tostring();
}		// 將陣列空間的容量變成newcapacity大小
private void resize(int newcapacity) 
}

package com.zfy.stackorqueues;
public class arraystackimplements stack
public arraystack() 
@override
public int getsize() 
@override
public boolean isempty() 
public int getcapacity() 
@override
public void push(e e) 
@override
public e pop() 
@override
public e peek() 
@override
public string tostring() 
}		return res.tostring();
}}

1.測試類：

public static void main(string args) 
stack.pop();
system.out.println(stack);
}

2.實現符號匹配功能

public boolean isvalid(string s) ' && topchar != '
}return stack.isempty();
}public static void main(string args) "));
system.out.println((new solution()).isvalid("([)]"));
}

資料的入棧和出棧的時間複雜度均為o(1)，因此這個棧在時間效能上是很好的。

佇列也是線性結構，與陣列相比較，佇列對應的操作是陣列的子集。而且佇列它只能從一端（隊尾）新增元素，且只能從另一端（隊首）取出元素。這個和我們日常生活中的排隊是類似的，因此佇列是一種先進先出（first in first out）的資料結構。接下來我們將用陣列機制來實現乙個陣列佇列。

public inte***ce queue

因為我們這個佇列和棧一樣都是用我們前面的陣列進行實現的，因此這裡就不再貼**了。

package com.zfy.stackorqueues;
public class arrayqueueimplements queue
public arrayqueue()
@override
public int getsize()
@override
public boolean isempty()
public int getcapacity()
@override
public void enqueue(e e)
@override
public e dequeue()
@override
public e getfront()
@override
public string tostring()
return res.tostring();
}public static void main(string args) }}
}

因為陣列佇列是具有侷限性的，因為它的出隊操作的複雜度為o(n)級別的，因此我們再來實現乙個迴圈陣列。

package com.zfy.stackorqueues;
public class loopqueueimplements queue
public loopqueue() 
public int getcapacity() 
@override
public boolean isempty()
@override
public int getsize()
@override
public void enqueue(e e) 
data[tail] = e;
tail = (tail + 1) % data.length;//本來是tail++;但是由於是迴圈陣列，所以需要這樣寫
size ++;
}@override
public e dequeue() 
return ret;
}@override
public e getfront() 
private void resize(int newcapacity)
data = newdata;
front = 0;
tail = size;
}@override
public string tostring()
return res.tostring();
}public static void main(string args)}}
}

著了設計的迴圈佇列的出列和入列的操作的時間複雜度均為o(1)。

最後語：不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。資料結構其實是乙個非常美妙的東西，只要你能領會其中的含義，你就可能會愛不釋手，個人覺得**還是要自己動手去寫，這樣才能領會其中真意！

參考：bobobo老師的玩轉資料結構

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