[数据结构】栈和队列

1.栈

1.1概念

[1.2 栈的使用](#1.2 栈的使用)

1.3.栈的模拟实现

[2.4 循环队列](#2.4 循环队列)

2.5双端队列

1.栈

1.1概念

栈：一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（Last In First Out）的原则。

压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。

出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶
有点类似于步枪压子弹一样，先压进去的最后在发射，最后压进去的先发射。先进后出。

1.2 栈的使用

|-----------------|------------|
| 方法 | 功能 |
| Stack() | 构造一个空的栈 |
| E push(E e) | 将e入栈，并返回e |
| E pop() | 将栈顶元素出栈并返回 |
| E peek() | 获取栈顶元素 |
| int size() | 获取栈中有效元素个数 |
| boolean empty() | 检测栈是否为空 |

1.3.栈的模拟实现

从上图中可以看到，Stack继承了Vector，Vector和ArrayList类似，都是动态的顺序表，不同的是Vector是线程安全的。

我们使用数组来模拟实现一个栈

java 复制代码

public class MyStack<E> {
    int[] array;
    int size;
    public  MyStack(){
        array=new int[3];
    }
    //压栈
    public int push(int val){
        array[size] = val;
        size++;
        return val;
    }
    //弹出栈顶元素
    public int pop(){
       int temp= peek();
       size--;
       return temp;

    }
    //查看栈顶元素
    public int peek(){
        if(empty()){
            return -1;
        }
        return array[size-1];

    }
    public boolean  empty(){
        return size==0;
    }
    //遍历
    public void display(){
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            System.out.print(array[i]+ " ");
        }
    }
    //获取栈中元素个数
    public int size(){
        return size;
    }

}

2.队列

2.1概念

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(First In First Out) 入队列：进行插入操作的一端称为队尾（Tail/Rear）出队列：进行删除操作的一端称为队头（Head/Front）。

2.2队列的使用

在Java中，Queue是个接口，底层是通过链表实现的。

|--------------------|-------------|
| 方法 | 功能 |
| boolean offer(E e) | 入队列 |
| E poll() | 出队列 |
| peek() | 获取队头元素 |
| int size() | 获取队列中有效元素个数 |
| boolean isEmpty() | 检测队列是否为空 |

注意：Queue是个接口，在实例化时必须实例化LinkedList的对象，因为LinkedList实现了Queue接口。

2.3队列的模拟实现

我们使用单向链表来模拟实现一个队列

首先我们思考一个问题，插入的操作很容易，但是当我们想弹出队尾元素的时候，因为是基于链表的，所以我们得知道它的前一个节点，这样才好把它给获取并删掉，如果我们采取尾插法，自然是做不到的，所以我们采取头插法。

java 复制代码

public class MyQueue {
    class Node{
        private int val;
        private Node next;
        public Node(int val){
            this.val=val;
        }
    }
    private Node head;
    private Node last;
    private int size;
    public void offer(int data){
        Node node = new Node(data);
        if(head==null){
            head = node;
            last = node;
            size++;
        }else {
            last.next=node;
            last=node;
        }
    }
    public  int poll(){
        if(!isEmpty()){
            int tmp=head.val;
            head=head.next;
            return tmp;
        }
        return -1;
    }
    public boolean isEmpty(){
        return last==null;
    }
    public int peek(){
        if(!isEmpty()){
            return head.val;
        }
        return -1;
    }
}

2.4 循环队列

实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列通常使用数组实现。

2.5双端队列

双端队列（deque）是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，deque 是 "double ended queue" 的简称。

那就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队

Deque是一个Deque是一个接口，使用时必须创建LinkedList的对象

在实际工程中，使用Deque接口是比较多的，栈和队列均可以使用该接口：

Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();//双端队列的线性实现

Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();//双端队列的链式实现