• 04-图解数据结构之栈--Stack


    零、前言

    栈是一种线性的数据结构
    特性:仅栈顶元素可见、后进先出LIFO
    操作:push入栈 pop弹栈 peek查看栈顶元素

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    栈.png

    栈的数组实现

    一、栈的接口

    /**
     * 作者:张风捷特烈
     * 时间:2018/8/17 0017:12:49
     * 邮箱:1981462002@qq.com
     * 说明:栈的接口
     */
    public interface IStack<T>  {
        /**
         * 栈元素个数
         * @return  栈元素个数
         */
        int size();
    
        /**
         * 栈元素容积
         * @return 容积
         */
        int capacity();
    
        /**
         * 是否为空
         * @return  是否为空
         */
        boolean isEmpty();
    
        /**
         * 入栈
         * @param el 元素
         */
        void push(T el);
    
        /**
         * 出栈
         * @return 元素
         */
        T pop();
    
        /**
         * 取出元素
         * @return 元素
         */
        T peek();
    }
    

    二、栈的数组实现:数组总结见第01篇

    /**
     * 作者:张风捷特烈
     * 时间:2018/8/17 0017:12:56
     * 邮箱:1981462002@qq.com
     * 说明:栈的数组实现
     */
    public class ArrayGroupStack<T> implements IStack<T> {
        /**
         * 成员变量
         */
        private ArrayGroup<T> array;
    
        public ArrayGroupStack(int capacity) {
            array = new ArrayGroup<>(capacity);
        }
    
        public ArrayGroupStack() {
            array = new ArrayGroup<>();
        }
    
    
        @Override
        public int size() {
            return array.size();
        }
    
        @Override
        public int capacity() {
            return array.getCapacity();
        }
    
    
        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return array.isEmpty();
        }
    
    
        @Override
        public T pop() {
            return array.removeLast();
        }
    
    
        @Override
        public void push(T el) {
            array.addLast(el);
        }
    
    
        @Override
        public T peek() {
            return array.get(size() - 1);
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            StringBuilder res = new StringBuilder();
            res.append("Stack :");
            res.append("[ ");
            for (int i = 0; i < array.size(); i++) {
                res.append(array.get(i));
                if (i != array.size() - 1) {
                    res.append(", ");
                }
            }
            res.append("] <--top");
            return res.toString();
        }
    
    }
    
    数组栈测试
    private static void arrayStackTest() {
        ArrayGroupStack<Integer> arrayGroupStack = new ArrayGroupStack<>();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            arrayGroupStack.push(i);
            System.out.println(arrayGroupStack);
        }
        arrayGroupStack.pop();
        arrayGroupStack.pop();
        Integer peek = arrayGroupStack.peek();
        System.out.println(peek);
    }
    //Stack :[ 0] <--top
    //Stack :[ 0, 1] <--top
    //Stack :[ 0, 1, 2] <--top
    //Stack :[ 0, 1, 2, 3] <--top
    //Stack :[ 0, 1, 2, 3, 4] <--top
    //2
    

    三、链表实现栈 :链表总结见第02篇

    /**
     * 作者:张风捷特烈
     * 时间:2018/8/17 0017:22:40
     * 邮箱:1981462002@qq.com
     * 说明:栈的链表式集合实现
     */
    public class SingleLinkedStack<E> implements IStack<E> {
        
        private SingleLinkedGroup<E> mLinkedGroup;
    
        public SingleLinkedStack() {
            mLinkedGroup = new SingleLinkedGroup<>();
        }
    
    
        @Override
        public int size() {
            return mLinkedGroup.size();
        }
    
        @Override
        public int capacity() {
            return mLinkedGroup.size();
        }
    
        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return mLinkedGroup.isEmpty();
        }
    
        @Override
        public void push(E el) {
            mLinkedGroup.addFirst(el);
        }
    
        @Override
        public E pop() {
            return mLinkedGroup.removeFirst();
        }
    
        @Override
        public E peek() {
            return mLinkedGroup.get(0);
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            StringBuilder res = new StringBuilder();
            res.append("SingleLinkedStack Stack :");
            res.append(mLinkedGroup);
            return res.toString();
        }
    }
    
    测试:
    /**
     * 链表式集合实现的栈测试方法
     */
    private static void linkStackTest() {
        SingleLinkedStack<Integer> linkedStack = new SingleLinkedStack<>();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            linkedStack.push(i);
            System.out.println(linkedStack);
        }
        linkedStack.pop();
        linkedStack.pop();
        Integer peek = linkedStack.peek();
        System.out.println(peek);
        //SingleLinkedStack Stack :head: 0->NULL
        //SingleLinkedStack Stack :head: 1->0->NULL
        //SingleLinkedStack Stack :head: 2->1->0->NULL
        //SingleLinkedStack Stack :head: 3->2->1->0->NULL
        //SingleLinkedStack Stack :head: 4->3->2->1->0->NULL
        //2
    }
    

    四、链表和数组实现栈的比较

    数组栈:ArrayGroupStack测试
    方法数量 复杂度 1000次 10000次 10W次 100W次 1000W次
    push O(1) 0.0011秒 0.0034秒 0.0158秒 0.0726秒 1.020秒
    pop O(1) 0.0006秒 0.0025秒 0.0085秒 0.0280秒 0.1751秒
    peek O(1) -- -- -- -- --
    链表栈:SingleLinkedStack测试

    方法数量 |复杂度 |1000次|10000次|10W次|100W次|1000W次
    --- |---|---|---|---|---|---|---
    push | O(1)|0.0005秒|0.0027秒|0.0075秒|0.3817秒|3.1550秒
    pop| O(1)|0.0004秒|0.0022秒|0.0050秒|0.0223秒|0.1267秒
    peek | O(1)|--|--|--|--|--|


    后记、

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