做ptt网站,百度地图 添加到网站,wordpress首页加广告位,银川森淼生态园什么是栈? 一种特殊的线性表#xff0c;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#xff0c;另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出#xff08;LIFO - Last In First Out#xff09;的原则。 从数据结构的角度来看…什么是栈? 一种特殊的线性表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。 从数据结构的角度来看栈 就是一种数据结构。 压栈 和 出栈 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。 Java 虚拟机栈 Java 虚拟机 JVM 可分五个部分 方法区存放类定义信息、字节码、常量等数据在Sun HotSpot JVM中这块也称为Perm Gen。 堆创建的对象信息将放入堆中堆内部如何实现各虚拟机各不相同对于Sun HotSpot JVM来说又分为Young Gen和Tenured Gen更详细描述参见《[Java性能剖析]Sun JVM内存管理和垃圾回收 》 Java栈对于每个执行线程会分配一个Java栈JVM在执行过程当中每执行一个方法都会为方法在当前栈中增加一个栈帧每个栈帧的信息与具体实现相关但一般会由3部分组成变量区方法参数和本地变量会放入这个位置大小是固定的在进行方法时会先分配好在类定义中会由max local来指定这块区的大小方法信息区会包括当前类常量池的入口地址等信息这块大小也是固定的操作栈与Intel体系架构中的运算使用寄存器来进行不一样JVM的字节码的方法调用、运算等需要的参数都是通过操作栈来传递的。在类定义中会由max stack指定最大的操作栈。关于Java栈的更详细描述参见《Java 栈内存介绍 》 本地方法栈对本地方法的调用并不会使用Java栈而是使用本地方法栈本地方法栈的组成取决于所使用的平台和操作系统. PC寄存器/程序计数器对于每个执行线程会分配一个PC寄存器寄存器中存放当前字节码的执行位置 栈帧 在调用函数的时候我们会为这个函数在java虚拟机栈中开辟一块内存叫做栈帧。 栈的使用
1.入栈 和 出栈的顺序 中缀 和 后缀 表达式的表现形式
中缀表达式最常见的表达式就是我们平常使用的 a b、a - c、a * b、a/b。 还可以加括号 (5 4) * 3 - 2。 后缀表达式就拿中缀的式子【(5 4) * 3 - 2】来说它的后缀表达式为 54 3 * 2 - 再来看一个 a b * c 这个中缀表达式转换成 后缀表达式为 abc* 中缀转后缀 和 中缀转前缀 的方法 实战题 150. 逆波兰表达式求值 - 力扣LeetCode 解题思维
借助栈和循环思维是这样的
如果 i 下标的元素 是 数字直接入栈。如果 i 下标的元素 是 运算符时出栈两个数字 进行运算再将其计算结果入栈。以此类推 代码阶段:
1、怎么 new 一个 Stack 进入 栈Stack 类按下 alt 7 2、Stack 的功能 3、另外栈继承了 Vector 类Vectoc 类又实现了一些接口功能。那么就意味着Stack 可以调用的方法不止本身的那些功能还可以调用 它 所继承的类 和 接口 的 一些方法 和 属性。 Ctrl 左键 进入 Vector 简略图 代码
class Solution {public int evalRPN(String[] tokens) {StackInteger stack new Stack();for(int i 0; i tokens.length;i){String str tokens[i];//获取下标为 i 字符串元素if(isOperator(str)){// 如果 str 是运算符 为 true否则为falseint num2 stack.pop();// 获取 栈顶 的 两个数字数据出栈int num1 stack.pop();switch(str){// 判断 str 具体是 哪一个字符串就执行对应的运算并将其结果入栈case :stack.push(num1 num2);break;case -:stack.push(num1 - num2);break;case *:stack.push(num1 * num2);break;case /:stack.push(num1 / num2);break;}}else{// 将 数字字符转换成 整形数据 存入 栈中stack.push(Integer.parseInt(str));}}return stack.pop();// 返回/出栈 最终存入栈中的结果}public boolean isOperator(String s){// 判断 str 是运算符 返回 true否则返回 falseif(s.equals() || s.equals(-)|| s.equals(*) || s.equals(/)){return true;}return false;}
}实战题
栈的压入、弹出序列_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com) 解题思维 - 双指针遍历
定义两个整形指针 p1 和 p2【初始值为0】分别指向 输入的两个数组 pushA 和 popA 我们想法
将 i 指向的元素入栈、入栈后i。直到 栈顶的数据 与 出栈序列 j 的指向相等我们将其出栈。 然后 j开始判断下一个。 如果 栈顶的数据 与 出栈序列 j 指向的元素不相等。则继续 将 i 指向的数据入栈。直到 栈顶的数据 与 出栈序列 j 的指向相等我们将其出栈。 重复此操作直到 i 遍历完 pushA数组。 如果 入栈数组 出栈效果 可以达到 出栈数组的效果栈里面应该是为 空的。 import java.util.*;public class Solution {public boolean IsPopOrder(int [] pushA,int [] popA) {StackInteger stack new Stack();for(int i 0, j 0;i pushA.length;i){stack.push(pushA[i]);while(!stack.isEmpty() j popA.length stack.peek() popA[j]){j;stack.pop();}}return stack.isEmpty();}
}模拟实现栈 - 数组实现
参考栈的源码观察它所具有的方法 和 属性。 由此得出结论Stack 底层 也可以说是一个数组。 然后就是数组的入栈了。 但是我们需要注意 数组的容量假设为5。但是我该怎么知道 栈内 存储数据个数。 那么我们就肯定需要一个 usedSize【初始值为0】 来记录 存入的数据个数。存入一个usedSize. 而且 我们还可以通过它 来进行 入栈。 这么来想当还没有存入 数据时usedSize 为 0。此时我们要入栈一个数据我们 直接 elements[usedSize] data。 然后usedSize【细品一下在将原先的数据“入栈”到对应的位置后usedSize再。是不是记录了入栈的元素个数又为下一次入栈的数据指定好了位置】
之后就是构造一个 Stack 的 构造方法。【将底层数组初始容量定为5】 实现栈的功能
1、 push 入栈 功能 pop 出栈功能 注意此时我们的栈是利用数组来实现了。 peek 方法
peek 方法只是获取栈顶元素并不涉及删除。所以usedSize 就不用再减减了 模拟 Stack栈 总程序附图 模拟实现栈 - 链表实现 单向链表 头插
class Node{int val;Node next;public Node(){}public Node(int val,Node node){this.val val;this.next node;}}public class MyStackLinked {Node head;// 头节点 : 标记栈顶public void push(int x){Node node new Node(x,head);this.head node;}public int pop(){if(isEmpty()){throw new RuntimeException(栈为空);}int oldVal this.head.val;head head.next;return oldVal;}public boolean isEmpty(){return this.head null;}public int peek(){if(isEmpty()){throw new RuntimeException(栈为空);}return head.val;}
}
双向链表 尾插
class DoubleNode{int val;
// DoubleNode next;// next 用不到加不加都不影响效果DoubleNode prev;public DoubleNode(int val,DoubleNode prev){this.val val;this.prev prev;}
}public class MyStackDoubleLinked {
// DoubleNode head; 头节点 用不到DoubleNode tail;public void push(int x){if(tail null){tail new DoubleNode(x,tail);}else{DoubleNode node new DoubleNode(x,tail);
// tail.next node; 如果你还是加 next这一步我给你准备好了tail node;}}public int pop(){if(isEmpty()){throw new RuntimeException( 栈为空 );}int oldVal tail.val;tail tail.prev;return oldVal;}public boolean isEmpty(){return tail null;}public int peek(){if(isEmpty()){throw new RuntimeException( 栈为空 );}return tail.val;}
}栈的面试题
LeetCode - 20. 有效的括号
解题思维 这道题跟前面 逆序波兰表达式做法思维是相同的。 遍历 字符串当我们 遇到 ’ ( ’ 、’ [ ‘、’ { ’ 的 时候我们就将它入栈。 随后继续便来字符串。直到遇到 ’ ) ‘、’ ] ‘、’ } 。我们就去判断栈顶的数据 是不是 它们对应的做符号。如果是出栈将栈顶数据出栈表示这对括号有效。反之如果不是直接返回 false。【因为这个乱入的符号导致整个字符串的符号无法匹配】。再或者遍历完了字符串栈里面还存储的左符号没有右符号匹配了直接返回false; 之所以说与逆波兰表达式那题相同就是遇到了特定字符需要进行相应的操作返回值还是需要根据 栈的内部情况决定【空为ture否则为 false为 true说明字符串里面的括号都是有效的】
代码如下
class Solution {public boolean isValid(String s) {StackCharacter stack new Stack();for(int i 0;i s.length();i){char ch s.charAt(i);if(ch ( || ch [ || ch {){stack.push(ch);}else{if(stack.isEmpty()){return false;}char top stack.peek();if(top ( ch )){stack.pop();}else if(top [ ch ]){stack.pop();}else if(top { ch }){stack.pop();}else{return false;}}}return stack.isEmpty();}
}155. 最小栈
这题大概是这么个意思要求我们实现一个栈能以时间复杂度O(1)找到栈中最小的元素。 其中 top 其实就是 peek方法查看栈顶数据。
解题思维 首先我们需要明白一个问题能以时间复杂度O(1)找到栈中最小的元素是不可能的。 因为需要再遍历数组一遍才能确定最小值。时间复杂度达到O(N)… 那么既然一个不行那我两个 来看我怎么做 代码如下
class MinStack {private StackInteger stack;private StackInteger stackMin;public MinStack() {stack new Stack();stackMin new Stack();}//入栈public void push(int val) {stack.push(val);if(stackMin.isEmpty()){stackMin.push(val);}else{if(val stackMin.peek()){stackMin.push(val);}}}// 出栈public void pop() {if(!stack.isEmpty()){int val stack.pop();if(val stackMin.peek()){stackMin.pop();}}}// 等价于 peek方法public int top() {return stack.peek();}// 和获取 目前 Stack 栈中最小值public int getMin() {return stackMin.peek();}
}队列 普通队列【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。双端队列【deque】 出队 和 入队则没有像普通队列那样的限制。 无论是 队头 还是 队尾都可以出入队。 看过上面的图我们 可以知道 双向队列可以用来实现 栈 。因为队尾队头都可以入出对也就是说肯定会有一个 标识 队头 和 队尾的属性我们就可以通过这个来用队列 实现 栈 。这个deque 会有相对应的功能 可以用来实现 栈可以参考下方的 deque 功能展示 再来看看 集合框架背后的数据结构图。 当然也可以 直接通过 LinkedList 实现类 来 new LinkedList 对象。因为 LInkedList 类 实现了 deque 和 queue。再加上它自身的功能说明LinkedList 的功能 只会 更多。 queue【队列】 和 deque【双端队列】所具有的功能 普通队列 queue 基础功能 分析 与 区别
add 和 offer 入栈方法的区别 peek 和 element 返回队顶数据 方法的区别 poll 和 remove 出队方法的区别 双端队列【deque】的基础功能演示 功能细节 讲这个是为了表明一个点如果只是一些简单的方法可以通过接口去引用。不用直接去new 实现类
总结 特殊值返回值 和 异常跟上的普通队列返回值是一样的。返回特殊值的方法都是最常用的方法。 总结 对于 LinkedList 来说它不仅可以当作普通的队列、双端队列、双向链表栈 来使用。 对于 LinkedList 来说它有一项比较尴尬的功能 addIndex 给 某个下标添加一个元素 要知道链表是没有下标的由此引申出 一个问题 顺序表 和 链表 的区别是什么 ArrrayList 和 LinkedList 的区别是什么这个问的最多 解答 1、从共性出发增删查改 【ArrrayList支持 随机 访问LinkedList不支持。因为链表没有下标】 【 LinkedList 删除和添加元素 时间复杂 ArrrayList 要比 低因为 不需要像顺序表做整体的位移。】 2、 从内存的逻辑出发 【ArrrayList 是一个顺序存储(底层为一个数组) 内存 在 理论 和 物理上 都是 连续的】 【 LinkedList 是一个链式存储(由一个个节点连接而成)内存在理论上是连续的在物理上不是连续的因为不可能说每次new的节点都是和原来的节点是紧挨着的因为 new 对象它是哪里有位置它new哪里没有规律的】
模拟实现 普通队列Queue - 单链表实现。 需要考虑的一点就是 哪边当队头哪边当队尾 当然你可以用双向链表来实现那就很简单了 所以我们这里才使用 单向链表实现
代码如下
public class TestDemo {public static void main(String[] args) {MyQueue myQueue new MyQueue();myQueue.offer(1);// 入队myQueue.offer(2);// 出队try{System.out.println(myQueue.poll().val);// 1}catch (NullPointerException e){e.printStackTrace();System.out.println(队列为空 【poll】);}// 返回头数据try {System.out.println(myQueue.peek().val);// 2}catch (NullPointerException e){e.printStackTrace();System.out.println(队列为空【peek】);}}
}
附图 主程序2 队列实现
public class MyQueue {Node head;// 队头Node tail;// 队尾public void offer(int x){if(head null){// 第一次入队head new Node(x);tail head;}else{// 从队尾 入队tail.next new Node(x);this.tail this.tail.next;}}public Node poll(){if(head null){// 队列为 空返回 nullreturn head;}Node node head;this.head head.next;return node;// 返回删除的头}public Node peek(){return head;}}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。 队列面试题
LeetCode - 622. 设计循环队列
解题思维 与 步骤 - 使用第三种判断循环队列的方法 代码如下
class MyCircularQueue {int[] elements;int front;int rear;public MyCircularQueue(int k) {elements new int[k 1];}public boolean enQueue(int value) {if(isFull()){return false;}elements[rear] value;rear (rear1)%elements.length;return true;}public boolean deQueue() {if(isEmpty()){return false;}front (front1)%elements.length;return true;}public int Front() {if(isEmpty()){return -1;}return elements[front];}public int Rear() {if(isEmpty()){return -1;}int index 0;if(rear 0){index elements.length - 1;}else{index rear - 1;}return elements[index];}public boolean isEmpty() {return front rear;}public boolean isFull() {if((rear1)%elements.length front){return true;}return false;}
}LeetCode - 232. 用栈实现队列
解题思维 很简单 栈 的特性是先进后出。也就是说第一个入栈的数据将是最后一个出栈 我们利用两个栈来实现这题。 代码如下
class MyQueue {StackInteger stack1;StackInteger stack2;public MyQueue() {stack1 new Stack();stack2 new Stack();}public void push(int x) {stack1.push(x);}public int pop() {if(stack2.isEmpty()){while(!stack1.isEmpty()){stack2.push(stack1.pop());}}return stack2.pop();}public int peek() {// 防止 别人一开始 就调用 peek所以 peek 也需要 写 stack1 导入 stack2 的程序if(stack2.isEmpty()){while(!stack1.isEmpty()){stack2.push(stack1.pop());}}return stack2.peek();}public boolean empty() {// 如果模拟的队列 将全部数据出队那么 stack1 和 stack2 都为空return stack1.isEmpty() stack2.isEmpty();}
}
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