栈和队列就是这么简单
16lz
2021-01-22
一、前言
上一篇已经讲过了链表【Java实现单向链表】了，它跟数组都是线性结构的基础，本文主要讲解线性结构的应用：栈和队列
如果写错的地方希望大家能够多多体谅并指正哦，如果有更好的理解的方式也希望能够在评论下留言，让大家学习学习～
二、数据结构【栈】就是这么简单
2.1数据结构【栈】介绍
数据结构的栈长的是这个样子：
其实非常好理解，我们将栈可以看成一个箱子
- 往箱子里面放东西叫做入栈
- 往箱子里面取东西叫做出栈
- 箱子的底部叫做栈底
箱子的顶部叫做栈顶
说到栈的特性，肯定会有一句经典的言语来概括：先进后出(LIFO, Last In First Out)- 往箱子里边放苹果，箱子底部的苹果想要拿出来，得先把箱子顶部的苹果取走才行
2.2数据结构【栈】 代码实现
栈的分类有两种：
- 静态栈(数组实现)
- 动态栈(链表实现)
从上一篇写链表我就认知到我的算法是有多渣了，普通的单链表操作也能把我绕得晕晕的。
由于我的链表还不是很熟，栈又不是很难，那么我就用链表来创建动态栈了！
既然是用链表，我们还是把上一篇节点的代码拿过来吧：
public class Node { //数据域 public int data; //指针域，指向下一个节点 public Node next; public Node() { } public Node(int data) { this.data = data; } public Node(int data, Node next) { this.data = data; this.next = next; }}要链表用来表示栈，这次会有两个指针：
- 栈顶
- 栈底
public class Stack { public Node stackTop; public Node stackBottom; public Stack(Node stackTop, Node stackBottom) { this.stackTop = stackTop; this.stackBottom = stackBottom; } public Stack() { }}2.2.1进栈
将原本栈顶指向的节点交由新节点来指向，栈顶指向新加入的节点
/** * 进栈 * * @param stack 栈 * @param value 要进栈的元素 */ public static void pushStack(Stack stack, int value) { // 封装数据成节点 Node newNode = new Node(value); // 栈顶本来指向的节点交由新节点来指向 newNode.next = stack.stackTop; // 栈顶指针指向新节点 stack.stackTop = newNode; }2.2.2遍历栈
只要栈顶元素的指针不指向栈底，那么就一直输出遍历结果：
/** * 遍历栈(只要栈顶指针不指向栈底指针，就一直输出) * * @param stack */public static void traverse(Stack stack) { Node stackTop = stack.stackTop; while (stackTop != stack.stackBottom) { System.out.println("关注公众号：Java3y：" + stackTop.data); stackTop = stackTop.next; }}测试：
public static void main(String[] args) { //初始化栈(无元素) Stack stack = new Stack(new Node(), new Node()); //栈顶和栈尾是同一指向 stack.stackBottom = stack.stackTop; //指向null stack.stackTop.next = null; //进栈 pushStack(stack, 3); pushStack(stack, 4); pushStack(stack, 5); traverse(stack);}结果：
这就符合了先进后出的特性了～
2.2.3判断该栈是否为空
很简单，只要栈顶和栈底是同一指向，那么该栈就为空
/** * 判断该栈是否为空 * * @param stack */public static void isEmpty(Stack stack) { if (stack.stackTop == stack.stackBottom) { System.out.println("关注公众号：Java3y---->该栈为空"); } else { System.out.println("关注公众号：Java3y---->该栈不为空"); }}2.2.4出栈
- 在出栈之前看看该栈是否为空，不为空才出栈…
- 将栈顶的元素的指针(指向下一个节点)赋值给栈顶指针(完成出栈)
/** * 出栈(将栈顶的指针指向下一个节点) * @param stack */ public static void popStack(Stack stack) { // 栈不为空才能出栈 if (!isEmpty(stack)) { //栈顶元素 Node top = stack.stackTop; // 栈顶指针指向下一个节点 stack.stackTop = top.next; System.out.println("关注公众号：Java3y---->出栈的元素是：" + top.data); } }测试出栈：
多次出栈：
2.2.5清空栈
当时学C的时候需要释放内存资源，可是Java不用呀，所以栈顶指向栈底，就清空栈了
/** * 清空栈 * @param stack */public static void clearStack(Stack stack) { stack.stackTop = null; stack.stackBottom = stack.stackTop;}三、数据结构【队列】就是这么简单
数据结构的队列长的是这个样子：
其实队列非常好理解，我们将队列可以看成小朋友排队
- 队尾的小朋友到指定的地点了-->出队
有新的小朋友加入了-->入队
相对于栈而言，队列的特性是：先进先出先排队的小朋友肯定能先打到饭！
队列也分成两种：- 静态队列(数组实现)
- 动态队列(链表实现)
这次我就使用数组来实现静态队列了。值得注意的是：往往实现静态队列，我们都是做成循环队列
做成循环队列的好处是不浪费内存资源！
3.1数据结构【队列】 代码实现
这次我们使用的是数组来实现静态队列，因此我们可以这样设计：
public class Queue { //数组 public int [] arrays; //指向第一个有效的元素 public int front; //指向有效数据的下一个元素(即指向无效的数据) public int rear;}从上面的设计我们可以发现：rear并不指向最后一个有效的元素，在循环队列中这样设计是非常方便的！因为这样设计可以让我们分得清队头和队尾(不然循环队列不断入队或出队，位置是变化很快的)
由于我们是循环队列，所以front和rear值会经常变动，我们得把front和rear的值限定在一个范围内，不然会超出队列的长度的。
有这么一个算法：rear=（rear+1)%数组长度
- 比如rear的下标是2，数组的长度是6，往后面移一位是3，那么rear = （rear+1) % 6，结果还是3
3.1.2初始化队列
此时队列为空，分配了6个长度给数组(只能装5个实际的数字，rear指向的是无效的位置的)
public static void main(String[] args) { //初始化队列 Queue queue = new Queue(); queue.front = 0; queue.rear = 0; queue.arrays = new int[6];}3.1.3判断队列是否满了
如果rear指针和front指针紧挨着，那么说明队列就满了
/** * 判断队列是否满了，front和rear指针紧挨着，就是满了 * @param queue * @return */public static boolean isFull(Queue queue) { if ((queue.rear + 1) % queue.arrays.length == queue.front) { System.out.println("关注公众号：Java3y--->此时队列满了！"); return true; } else { System.out.println("关注公众号：Java3y--->此时队列没满了！"); return false; }}3.1.4入队
- 判断该队列是否满了
- 入队的值插入到队尾中(具体的位置就是rear指针的位置【再次声明：rear指向的是无效元素的位置】
- rear指针移动(再次指向无效的元素位置)
/** * 入队 * * @param queue */ public static void enQueue(Queue queue,int value) { // 不是满的队列才能入队 if (!isFull(queue)) { // 将新的元素插入到队尾中 queue.arrays[queue.rear] = value; // rear节点移动到新的无效元素位置上 queue.rear = (queue.rear + 1) % queue.arrays.length; } }3.1.5遍历
只要front节点不指向rear节点，那么就可以一直输出
/** * 遍历队列 * @param queue * */public static void traverseQueue(Queue queue) { // front的位置 int i = queue.front; while (i != queue.rear) { System.out.println("关注公众号：Java3y--->" + queue.arrays[i]); //移动front i = (i + 1) % queue.arrays.length; }}队列没满时：
队列已满了就插入不了了(验证上面的方法是否正确)：
3.1.6判断该队列是否为空
只要rear和front指针指向同一个位置，那该队列就是空的了
/** * 判断队列是否空，front和rear指针相等，就是空了 * @param queue * @return */public static boolean isEmpty(Queue queue) { if (queue.rear == queue.front) { System.out.println("关注公众号：Java3y--->此时队列空的！"); return true; } else { System.out.println("关注公众号：Java3y--->此时队列非空！"); return false; }}3.1.7出队
出队的逻辑也非常简单：
- 判断该队列是否为null
- 如果不为null，则出队，只要front指针往后面移就是出队了!
/** * 出队 * * @param queue */ public static void outQueue(Queue queue) { //判断该队列是否为null if (!isEmpty(queue)) { //不为空才出队 int value = queue.arrays[queue.front]; System.out.println("关注公众号：Java3y--->出队的元素是：" + value); // front指针往后面移 queue.front = (queue.front + 1) % queue.arrays.length; } }结果：
四、总结
数据结构的栈和队列的应用非常非常的多，这里也只是最简单的入门，理解起来也不困难。
- 栈：先进后出
- 队列：先进先出
关于数据结构这方面我就到暂时到这里为止了，都简单的入个门，以后遇到更加复杂的再继续开新的文章来写～毕竟现在水平不够，也无法理解更深层次的东西～数据结构这东西是必备的，等到研究集合的时候还会来回顾它，或者遇到新的、复杂的也会继续学习….
想要更加深入数据结构的同学就得去翻阅相关的书籍咯～这仅仅是冰山一角
如果文章有错的地方欢迎指正，大家互相交流。习惯在微信看技术文章，想要获取更多的Java资源的同学，可以关注微信公众号:Java3y
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