Java手搓数据结构：栈与队列模拟实现

📚 目录

[1. 认识栈](#1. 认识栈)
2.模拟实现栈
3.认识队列
4.模拟实现队列

1. 认识栈

栈：我们能看作一个水杯，水杯里面装着水（就相当于水杯中装的是我们想要存储的值）。

概念：

特殊线性表，只允许在一端插入或者删除元素。

特殊性：先进的元素后出。（插入：入栈；删除：出栈）

Java官方提供的相关栈（Stack）操作：

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2. 模拟实现栈

java 复制代码

public class MyStack<E> {
    public Object[] array;
    //栈中真实元素的大小
    public int size;
    //初始化数组长度为5
    public MyStack() {
        array = new Object[5];
    }
 }

栈的模拟我们使用数组来实现。

入栈

添加时需要判断当前的数组是否满了，满了就需要进行扩容。

java 复制代码

    //入栈
    public E push(E val) {
        //判断当前栈是否满，满了就需要扩容
        if(size==array.length) {
            array = Arrays.copyOf(array,2*array.length);
        }
        array[size++] = val;
        return val;
    }

结果：

出栈

java 复制代码

    //出栈
    public E pop() {
        //判断是否为空
        if(empty()) {
            throw new RuntimeException("栈为空");
        }
        E val = (E)array[size-1];
        size--;
        return val;
    }

结果：

获取栈顶元素

首先判断当前栈是否为空，如果不为空直接返回size-1下标位置的元素。

java 复制代码

    //获取栈顶元素
    public E peek() {
        if(empty()) {
            throw new RuntimeException("栈为空");
        }
        return (E)array[size-1];
    }

结果：

判断栈是否为空

此时只需要判断size的个数是否为0，即可：

java 复制代码

    public boolean empty() {
        return size == 0;
    }

结果：

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3. 认识队列

队列：我们能将队列想象成一个倒着的水杯。

为什么要看出倒着的水杯？

倒着的水杯无论你加多少滴水进去，都是第一个进去的水滴先掉出来。

概念：

一种特殊的线性表，一端进行插入，一段进行删除的特殊线性表。

特殊性：先进先出。

Java官方提供的队列相关操作：

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4. 模拟实现队列

模拟队列的实现我们采用链表的形式来模拟实现。

java 复制代码

public class MyQueue <E>{
    //创建节点
    static class ListNode<E> {
        public ListNode<E> next;//前一个节点
        public ListNode<E> prev;//后一个节点
        public E val;//存储的值
        public ListNode(E val) {
            this.val = val;
        }
    }
    ListNode<E> first;//队头
    ListNode<E> last;//队尾
    public int size;//大小
}

入队

每次插入都在队尾进行插入，第一次插入时需要额外的判断。

java 复制代码

    //入队
    public void offer(E e) {
        ListNode<E> listNode = new ListNode<>(e);
        //判断队列是否为第一次添加数据
        if(first==null) {
            first = listNode;
        }else {
            last.next = listNode;
            listNode.prev = last;
        }
        //让尾巴节点移动
        last = listNode;
        size++;
    }

结果：

出队

java 复制代码

   //出队
    public E poll() {
        //判断队列是否为空
        if(isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        E val = first.val;
        //判断队首和队尾是否相等
        if(first == last) {
            first = null;
            last = null;
        }else {
            first = first.next;
            first.prev.next = null;
            first.prev = null;
        }
        //长度减小
        size--;
        //返回要删除的值
        return val;
    }

结果：

获取队头元素

和栈类似，都需要判断当前的队列是否为空。

java 复制代码

    //获取队头元素不删除
    public E peek() {
        //如果队列为空则报异常
        if(isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空");
        }
        //返回队列的元素
        return first.val;
    }

结果：

判断队列是否为空

直接判断first是否为空，或者判断size大小是否为0。

java 复制代码

    public boolean isEmpty() {
        return first == null;
    }

结果：

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