使用 Java 集合类中的 LinkedList 模拟栈以此判断字符串是否是回文

一、目的

掌握栈后进先出的核心特性，理解利用栈判断回文字符串的原理；
掌握Java集合中 LinkedList 的使用，理解其模拟栈的两种实现方式；

二、实验步骤与常见问题及解决过程

1.解释使用栈判断回文的原理

1.1回文的定义：回文是指一个字符串正读和反读完全一致（如 abba、abcba）。

1.2栈的特性：后进先出。

1.3用栈判断回文的核心思路：利用栈的反转特性：将所有字符压入栈再依次取出可以达到逆转字符串的功能，最后将得到的字符串与原字符串进行对比。

1.4实验步骤

1）入栈：将字符串的每个字符依次压入栈中

2）出栈对比：将栈中的字符依次弹出，与原字符串的字符从头开始逐一比对；

3）结果判断：若所有字符都匹配，则是回文；若任意位置不匹配，则不是回文。

2.使用LinkedList中的哪些方法来代替入栈与出栈

2.1方法一：栈顶对应 LinkedList 的尾部（用 addLast 和 removeLast 方法）

2.1.1代码展示：

java 复制代码

import java.util.LinkedList;
import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建扫描器接收用户输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入待判断的字符串：");
        String input = scanner.nextLine();

        // 调用回文判断方法
        boolean isPalindrome = checkPalindrome(input);
        
        // 输出判断结果
        if (isPalindrome) {
            System.out.println(input + " 是回文字符串");
        } else {
            System.out.println(input + " 不是回文字符串");
        }
        scanner.close(); 
    }


    public static boolean checkPalindrome(String str) {
        // 1. 初始化LinkedList模拟栈
        LinkedList<Character> stack = new LinkedList<>();

        // 2. 入栈：将字符串每个字符添加到链表尾部
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            stack.addLast(str.charAt(i));
        }

        // 3. 出栈对比：弹出尾部字符（模拟pop），与原字符串从头比对
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            char popChar = stack.removeLast(); // 栈空时removeLast会抛异常，但str长度匹配时不会触发
            if (popChar != str.charAt(i)) {
                return false; // 任意字符不匹配，直接返回false
            }
        }

        return true;
    }
}

2.1.2运行结果展示

1）回文字符串测试

2）非回文字符串测试

2.2方法二：栈顶对应 LinkedList 的头部（用 push 和 pop 方法）

2.2.1 代码展示：

java 复制代码

import java.util.LinkedList;
import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入待判断的字符串：");
        String input = scanner.nextLine();

        // 调用回文判断方法
        boolean isPalindrome = checkPalindrome(input);

        // 输出判断结果
        if (isPalindrome) {
            System.out.println(input + " 是回文字符串");
        } else {
            System.out.println(input + " 不是回文字符串");
        }
        scanner.close(); // 关闭扫描器释放资源
    }

    public static boolean checkPalindrome(String str) {
        LinkedList<Character> stack = new LinkedList<>();

        // 入栈：push()加到链表头部
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            stack.push(str.charAt(i));
        }

        // 出栈：pop()取出逆序序列，与原字符串的正序比对
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            char popChar = stack.pop();
            // 直接和原字符串的第i位进行对比
            if (popChar != str.charAt(i)) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

2.2.2 运行结果展示

1）回文字符串测试

2）非回文字符串测试

三、 实验小 结

3.1学习思考

一开始把 LinkedList 中的 push 和 pop 方法与 C++ STL 的 <stack> 中的 push 和 pop 函数混为一谈了，<stack> 中的 push 是向底层容器的尾部压入元素；pop 是从底层容器的尾部弹出元素，于是理所当然认为 LinkedList 中的 push 和 pop 方法也是对链表的尾部进行操作。但其实事实是，LinkedList 的 push 和 pop 方法是对链表的头部进行操作，原理是 LinkedList 实现了 Deque（双端队列）接口，而 Deque 对栈的模拟遵循头部为栈顶的约定。

3.2学习记录

LinkedList模拟栈的核心方法对照表：

|-----------|---------------|-------------|-------|
| 方法 | 底层调用 | 作用 | 对应栈操作 |
| push(E e) | addFirst(e) | 把元素加到链表头部 | 入栈 |
| pop() | removeFirst() | 移除并返回链表头部元素 | 出栈 |
| peek() | getFirst() | 获取头部元素（不删除） | 查看栈顶 |

栈的核心是后进先出，栈顶不论是对应链表的头部还是尾部，只是具体实现细节，只要入栈和出栈的位置一一匹配，就能保证栈的核心特性。