Java 資料結構與演算法 - 棧

概述

棧是一種資料結構，它只允許在一端進行資料操作。它只允許訪問最後插入的資料。棧也被稱為後進先出 (LIFO) 資料結構，並且 Push 和 Pop 操作以這樣一種方式相關聯：只有最後一個被 Push（新增到棧中）的專案才能被 Pop（從棧中移除）。

棧的表示

我們將在本文中使用陣列來實現棧。

基本操作

以下是棧的兩個主要操作。

• Push − 將元素推入棧頂。

• Pop − 從棧頂彈出元素。

棧還支援其他一些操作。

• Peek − 獲取棧頂元素。

• isFull − 檢查棧是否已滿。

• isEmpty − 檢查棧是否為空。

Push 操作

每當一個元素被推入棧時，棧會將該元素儲存在儲存區的頂部，並遞增頂部索引以備後用。如果儲存區已滿，則通常會顯示錯誤訊息。

// push item on the top of the stack 
public void push(int data) {

   if(!isFull()){
      // increment top by 1 and insert data 
      intArray[++top] = data;
   }else{
      System.out.println("Cannot add data. Stack is full.");
   }      
}

Pop 操作

每當需要從棧中彈出元素時，棧會從儲存區的頂部檢索該元素，並遞減頂部索引以備後用。

// pop item from the top of the stack 
public int pop() {
   // retrieve data and decrement the top by 1 
   return intArray[top--];        
}

棧的實現

Stack.java

package com.tutorialspoint.datastructure;

public class Stack {
   private int size;           // size of the stack
   private int[] intArray;     // stack storage
   private int top;            // top of the stack

   // Constructor 
   public Stack(int size){
      this.size = size;           
      intArray = new int[size];   //initialize array
      top = -1;                   //stack is initially empty
   }

   // Operation : Push
   // push item on the top of the stack 
   public void push(int data) {

      if(!isFull()){
         // increment top by 1 and insert data 
         intArray[++top] = data;
      }else{
         System.out.println("Cannot add data. Stack is full.");
      }      
   }

   // Operation : Pop
   // pop item from the top of the stack 
   public int pop() {
      //retrieve data and decrement the top by 1
      return intArray[top--];        
   }

   // Operation : Peek
   // view the data at top of the stack    
   public int peek() {       
      //retrieve data from the top
      return intArray[top];
   }

   // Operation : isFull
   // return true if stack is full 
   public boolean isFull(){
      return (top == size-1);
   }
   
   // Operation : isEmpty
   // return true if stack is empty 
   public boolean isEmpty(){
      return (top == -1);
   }
}

演示程式

StackDemo.java

package com.tutorialspoint.datastructure;

public class StackDemo {
   public static void main (String[] args){

      // make a new stack
      Stack stack = new Stack(10);

      // push items on to the stack
      stack.push(3);
      stack.push(5);
      stack.push(9);
      stack.push(1);
      stack.push(12);
      stack.push(15);

      System.out.println("Element at top of the stack: " + stack.peek());
      System.out.println("Elements: ");
	  
      // print stack data 
      while(!stack.isEmpty()){
         int data = stack.pop();
         System.out.println(data);
      }
	         
      System.out.println("Stack full: " + stack.isFull());
      System.out.println("Stack empty: " + stack.isEmpty());
   }
}

如果我們編譯並執行上述程式，則會產生以下結果：

Element at top of the stack: 15
Elements: 
15
12
1
9
5
3
Stack full: false
Stack empty: true