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栈与队列基础知识与实现

栈的概念与实现

栈是一种特殊的线性表，其操作具有严格的先进先出（LIFO，Last In First Out）的特性。栈的数据插入和删除只能在固定的一端进行，称为栈顶，另一端称为栈底。栈的数据存储结构可以用数组或链表来实现，具体选择取决于性能需求和数据规模。

栈的操作

• 压栈（Push）：将数据元素插入栈顶。
• 出栈（Pop）：从栈顶删除并取出数据元素。
• 查看栈顶元素（Peek）：查看当前栈顶的数据元素，不改变栈的状态。

栈的实现

以下是使用数组和链表两种数据结构实现栈的代码示例：

数组实现的栈

public class MyStack {    private int[] array = new int[100];    private int size = 0;    public void push(int value) {        array[size] = value;        size++;    }    public Integer pop() {        if (size <= 0) {            return null;        }        int ret = array[size - 1];        size--;        return ret;    }    public Integer peek() {        if (size <= 0) {            return null;        }        return array[size - 1];    }}

链表实现的栈

public class MyStack2 {    static class Node {        public int val;        public Node next;        public Node(int val) {            this.val = val;        }    }    private Node head;    private Node tail;    public void push(int value) {        Node newNode = new Node(value);        if (head == null) {            head = newNode;            tail = newNode;        } else {            newNode.next = head;            head = newNode;        }    }    public Integer pop() {        if (head == null) {            return null;        }        Node removedNode = head;        head = head.next;        return removedNode.val;    }    public Integer peek() {        if (head == null) {            return null;        }        return head.val;    }}

队列的概念与实现

队列是一种只允许在一端插入数据、另一端删除数据的特殊线性表，其操作具有先进先出的特性。队列的插入操作称为入队列，删除操作称为出队列。队列的数据存储结构可以用数组或链表实现，链表结构在某些情况下表现更优。

队列的操作

• 入队列（Enqueue）：将数据元素插入队尾。
• 出队列（Dequeue）：从队头删除并取出数据元素。
• 查看队头元素（Peek）：查看当前队头的数据元素，不改变队列的状态。

队列的实现

以下是使用链表和数组两种数据结构实现队列的代码示例：

链表实现的队列

public class MyQueue {    static class Node {        public int val;        public Node next;        public Node(int val) {            this.val = val;        }    }    private Node head;    private Node tail;    public void offer(int value) {        Node newNode = new Node(value);        if (head == null) {            head = newNode;            tail = newNode;        } else {            newNode.next = head;            tail = newNode;        }    }    public Integer poll() {        if (head == null) {            return null;        }        Node removedNode = head;        head = head.next;        return removedNode.val;    }    public Integer peek() {        if (head == null) {            return null;        }        return head.val;    }}

数组实现的队列

public class MyQueue2 {    private int[] array = new int[100];    private int head = 0;    private int tail = 0;    private int size = 0;    public boolean offer(int value) {        if (size >= array.length) {            return false;        }        array[tail] = value;        tail++;        if (tail >= array.length) {            tail = 0;        }        size++;        return true;    }    public Integer poll() {        if (size <= 0) {            return null;        }        int ret = array[head];        head++;        if (head >= array.length) {            head = 0;        }        size--;        return ret;    }    public Integer peek() {        if (size <= 0) {            return null;        }        return array[head];    }}

栈与队列的使用示例

以下是使用Java库中的Stack和Queue实现栈和队列的示例代码：

栈示例

import java.util.Stack;public class StackExample {    public static void main(String[] args) {        Stack
   
     stack = new Stack<>();        stack.push('g');        stack.push('o');        stack.push('o');        stack.push('d');        while (!stack.empty()) {            System.out.println(stack.pop());        }    }}
   

队列示例

import java.util.LinkedList;public class QueueExample {    public static void main(String[] args) {        LinkedList
   
     queue = new LinkedList<>();        queue.offer("aaa");        queue.offer("bbb");        queue.offer("ccc");        while (!queue.isEmpty()) {            System.out.println(queue.poll());        }    }}
   

通过以上内容，可以清晰地了解栈和队列的概念、实现方式以及实际使用示例。