目录
[2、 栈的使用](#2、 栈的使用)
[3、 栈的模拟实现](#3、 栈的模拟实现)
[1、 概念](#1、 概念)
[4、 循环队列](#4、 循环队列)
栈
**1、**概念
栈(Stack) ：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 。
来道例题：
- 若进栈序列为 1,2,3,4 ，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（）
A: 1,4,3,2 B: 2,3,4,1 C: 3,1,4,2 D: 3,4,2,1
注意： 进栈过程中可以出栈，答案选C
**2、**栈的使用
Stack是Java提供的类，其中包含了可以对栈进行一系列操作的常见方法
栈的方法：
|-------------------|------------|
| 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 |
代码示例：
public static void main(String[] args) {
Stack<Integer> stack=new Stack<>();
stack.push(40);
stack.push(30);
stack.push(20);
stack.push(10);
System.out.println(stack);//[40, 30, 20, 10]
System.out.println(stack.search(new Integer(40)));//返回40下标4
System.out.println(stack.pop());//删除栈顶元素10并返回
System.out.println(stack.peek());//获取栈顶元素 20
}
**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。
代码实例：
public class Mystack {
int []elem;
int size;
public Mystack(){
elem=new int[10];
}
public int push(int e){
ensureCapacity();
elem[size++] = e;
return e;
}
public int peek(){
if(empty()){
throw new RuntimeException("栈为空，无法获取栈顶元素");
}
return elem[size-1];
}
public boolean empty(){
return 0 == size;
}
public int pop(){
int e = peek();
size--;
return e;
}
//扩容
private void ensureCapacity(){
if(size==elem.length)
elem= Arrays.copyOf(elem,size*2);
}
}
相关概念区分
栈、虚拟机栈、函数栈帧；这里对这几个概念进行一个浅浅的区分
- 栈是一种数据结构
- 虚拟机栈是JVM的一块内存
- 函数栈帧是调用方法时为方法开辟的一块内存
队列
**1、**概念
队列(Queue) ：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、**队列的使用
在 Java 中， Queue 是个接口，底层是通过链表实现 的。
Queue方法：
|--------------------------|----------------|
| 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。
代码实例：
public static void main(String[] args) {
Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
q.offer(1);
q.offer(2);
q.offer(3);
q.offer(4);
q.offer(5); // 从队尾入队列
System.out.println(q.size());
System.out.println(q.peek()); // 获取队头元素
q.poll();
System.out.println(q.poll()); // 从队头出队列，并将删除的元素返回
if(q.isEmpty()){
System.out.println("队列空");
}else{
System.out.println(q.size());
}
}
3、队列模拟实现
队列中既然可以存储元素，那底层肯定要有能够保存元素的空间，通过前面线性表的学习了解到常见的空间类型有两种：顺序结构 和 链式结构 。 列的实现使用一般使用链式结构
public class MyQueue {
// 双向链表节点
public static class ListNode{
ListNode next;
ListNode prev;
int value;
ListNode(int value){
this.value = value;
}
}
ListNode first; // 队头
ListNode last; // 队尾
int size = 0;
// 入队列---向双向链表位置插入新节点
public void offer(int e){
ListNode newNode = new ListNode(e);
if(first == null){
first = newNode;
// last = newNode;
}else{
last.next = newNode;
newNode.prev = last;
// last = newNode;
}
last = newNode;
size++;
}
// 出队列---将双向链表第一个节点删除掉
public int poll(){
// 1. 队列为空
// 2. 队列中只有一个元素----链表中只有一个节点---直接删除
// 3. 队列中有多个元素---链表中有多个节点----将第一个节点删除
int value = 0;
if(first == null){
return -1;
}else if(first == last){
last = null;
first = null;
}else{
value = first.value;
first = first.next;
first.prev.next = null;
first.prev = null;
}
--size;
return value;
}
// 获取队头元素---获取链表中第一个节点的值域
public int peek(){
if(first == null){
return -1;
}
return first.value;
}
public int size() {
return size;
}
public boolean isEmpty(){
return first == null;
}
}
**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。
为什么要有循环列队
用数组实现队列时：
用循环队列可以解决空间浪费的问题
如何用代码将数组是变为循环队列
rear向后移动公式
rear =（ rear+1）% array.length
rear向前移动公式
rear =（ rear-1+ array.length）% array.length
如何区分空与满
在未放元素时，rear=front，随着元素放满，rear与front相遇时，代表队列已满。那么，如何用代码区分队列为空与队列为满呢
有三种办法：
- 计数器：通过添加 count 属性记录
- 使用标记，定义boolean 类型元素
- 保留一个位置不放元素（判断rear下一个是否为 front ）
小伙伴可以做道题练练手
**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
本篇文章到此结束，接下来会对二叉树相关知识进行讲解