程序员，你应该知道的数据结构之栈

数据结构中的栈不要与 Java 中的栈混淆，他们俩不是一回事，数据结构中的栈是一种受限制的线性表，栈具有先进后出、后进先出的特点，因为栈只允许访问最后一个数据项，即最后插入的数据项。也许你会有疑问，栈既然有这么多限制，为什么不用数组或者链表而使用栈？在开发中，我们有特定的场景，根据特定的场景去选用数据结构，栈的适用场景非常多，比如浏览器的前进与后退、字符串括号的合法性等，我们使用栈来实现就比较好，因为栈相对数组、链表来说对外提供的接口要少很多，接口少了，出错的概率就减少了，对风险的可控性就提高了。

实现一个栈

从栈的定义中可以看出，栈主要有两个操作，一个是新增一条数据，我们叫做入栈，另一个是获取一条数据，称为出栈，下面两张图是入栈出栈示意图。

栈的实现有两种方式，一种是基于数组实现的，我们叫作顺序栈，另一种是基于链表实现的，我们叫作链式栈。下面是两种栈的实现代码

基于数组的顺序栈

/**
 * 基于数组的顺序栈
 */
public class ArrayStack {

    // 栈最大容量
    private int maxSzie;
    // 存放内容
    private String[] array;
    // 栈顶元素
    private int top;

    public ArrayStack(int size){
        this.maxSzie = size;
        this.array = new String[this.maxSzie];
        this.top = 0;
    }

    /**
     * 入栈操作
     *
     * @param data 数据
     * @return 0：入栈失败 1：入栈成功
     */
    public int push(String data) {
        if (top == maxSzie) return 0;
        array[top] = data;
        top++;
        return 1;
    }

    /**
     * 出栈操作
     *
     * @return
     */
    public String pop() {
        if (top == 0) return null;
        return array[--top];
    }

    /**
     * 获取栈顶元素
     *
     * @return
     */
    public String peek() {
        return array[top - 1];
    }
    /**
     * 判断栈是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return top == 0;
    }
}

基于链表的链式栈

/**
 * 基于链表的链式栈
 */
public class LinkStack {

    // 始终指向栈的第一个元素
    private Node top = null;


    /**
     * 压栈
     *
     * @param data
     * @return
     */
    public int push(String data) {
        Node node = new Node(data);
        if (top == null) {
            top = node;
        } else {
            node.next = top;
            top = node;
        }
        return 1;
    }


    /**
     * 出栈
     *
     * @return
     */
    public String pop() {
        if (top == null) return null;
        String data = top.getData();
        top = top.next;
        return data;
    }

    /**
     * 节点信息
     */
    private static class Node {
        private String data;
        private Node next;

        public Node(String data) {
            this.data = data;
            this.next = null;
        }

        public String getData() {
            return this.data;
        }
    }
}

栈的实现比较简单，因为栈涉及的操作不多，主要就入栈和出栈两个操作。

栈的应用

检测字符串括号的合法性

我们有时候需要检测字符串括号的合法性，即一个左括号需要匹配一个右括号，这个我们可以使用栈来实现。我们可以从一个合法的括号来理解为什么使用栈？如果括号使用合法，最后一个左括号跟第一个右括号是匹配的，倒数第二个左括号和第二个右括号匹配的，以此类推，这符合我们栈的特性先进后出。

假设我们有三种括号：圆括号 ()、方括号 [] 和花括号{}，我们使用栈来检测括号的合法性。我们将左括号全部压栈，当出现右括号时，我们就进行匹配，这时候有如下三种情况：

• 栈为空，说明没有左括号，括号使用不合法
• 栈中取出来的左括号跟右括号不匹配，括号使用不合法
• 栈中取出的左括号跟右括号匹配，括号使用暂时合法

当整个字符串都扫描完成后，检测栈中是否还有值，如果栈为空，则说明括号使用合法，反正，则括号使用不合法。

实现代码

public static boolean BracketChecker(String data) {
    char[] chars = data.toCharArray();
    ArrayStack stack = new ArrayStack(chars.length);
    for (char ch : chars) {
        switch (ch){
            case '{':
            case '[':
            case '(':
                stack.push(ch);
                break;
            case '}':
            case ']':
            case ')':
                if (!stack.isEmpty()){
                    char ch1 = stack.pop();
                    if ((ch=='}' && ch1 !='{')
                        ||(ch==']' && ch1 !='[')
                        ||(ch==')' && ch1 !='(')

                    ){
                        return false;
                    }
                }else {
                    return false;
                }

                break;
            default:
                break;
        }

    }
    return stack.isEmpty();
}

浏览器前进、后退功能

我们使用浏览器都知道，浏览器可以前进、后退功能，浏览器的前进后退也符合栈的特点，我们最先访问的网页肯定要最后才能倒回去。我们一起来看看栈怎么实现这个功能？

我们需要定义两个栈，我们将首次访问的页面压栈到第一个栈中，当点击后退时，从第一个栈中取出数据放入到第二个栈，当点击前进按钮时，从第二个栈取出数据放入第一个栈。当第一个栈没有数据时，说明没有页面可以点击后退了，当第二个栈没有数据时，说明没有页面可以点击前进了。这样我们就通过栈实现了浏览器前进、后退功能。

最后

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