看到这句话的时候证明:此刻你我都在努力
加油陌生人
前言
前面已经给大家讲述了顺序表和链表,那么下面就到了,栈和队列,如果我们对顺序表和链表已经熟悉的话,那么我们学习栈和队列是非常轻松的。废话不多说,我们直接进入正题。
栈
这里数据结构的栈和我们常说储存数据的栈区可不是同一个东西。那么这里的栈的具体概念是什么呢?
栈: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。只要读懂“后进先出”就可以了解我们的栈了。我们看一下图就懂了
从图中我们很明显就看出了,我们想要从栈中取东西,那么就要从栈顶取出,而且每次只能取出最顶的数据。
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。出数据也在栈顶。
简单描述栈的特点:栈数据的增删都是在一头进行,即在栈顶
栈的主要方法
- Push:向栈中添加一个元素。
- Pop:移除栈顶的元素。
- Peek 或 Top: 返回栈顶元素但不移除它。
- IsEmpty : 检查栈是否为空。
- Size:返回栈中元素的数量。
这么一看可能已经大致了解了栈的概念和方法了,那么我们现在就用代码使用一下栈。
import java.util.Stack;
public class T {
public static void main(String[] args) {
Stack<Integer> stack=new Stack<>();
Stack<Integer> stack2=new Stack<>();
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
stack.push(4);
stack2.push(4);
stack2.push(5);
stack2.push(6);
stack2.push(7);
System.out.println(stack.peek());//查看栈顶的数据
//依次进行数据出栈
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
stack.addAll(stack2);
System.out.println();
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
}
}
在上面代码中给大家演示了,push,pop,peek,addall等方法,效果也是如图所示了。
重点提一下addall这个方法吧:
addall在链表和顺序表,栈,队列都是存在的,他们也是可以互相直接添加数据的。
import java.util.ArrayList;
import java.util.Stack;
public class T {
public static void main(String[] args) {
Stack<Integer> stack=new Stack<>();
Stack<Integer> stack2=new Stack<>();
ArrayList<Integer> arrayList=new ArrayList<>();
arrayList.add(11);
arrayList.add(12);
arrayList.add(13);
arrayList.add(14);
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
stack.push(4);
stack2.push(4);
stack2.push(5);
stack2.push(6);
stack2.push(7);
System.out.println(stack.peek());//查看栈顶的数据
//依次进行数据出栈
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
stack.addAll(arrayList);
System.out.println();
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
System.out.print(stack.pop()+" ");
}
}
如上代码:在35行,我将顺序表中的数据直接添加到栈中,最后的打印结果显示表明这是可行的。
栈练习(小试牛刀)
力扣题目:给定一个只包括 '('
,')'
,'{'
,'}'
,'['
,']'
的字符串 s
,判断字符串是否有效。
有效字符串需满足:
- 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
- 左括号必须以正确的顺序闭合。
- 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。
这是一道面试题呢,大家伙可以先自己想一下解题唔。ps:既然在栈的文章出现当然可以用栈解决了。
好了下面展示答案:
class Solution {
public boolean isValid(String s) {
Stack<Character> stack=new Stack<>();
char cc;
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
char c=s.charAt(i);
switch (c){
case '[':
stack.push(c);
break;
case '(':
stack.push(c);
break;
case '{':
stack.push(c);
break;
case ']':
if(stack.empty()){
return false;
}
cc=stack.pop();
if(cc!='['){
return false;
}
break;
case '}':
if(stack.empty()){
return false;
}
cc=stack.pop();
if(cc!='{'){
return false;
}
break;
case ')':
if(stack.empty()){
return false;
}
cc=stack.pop();
if(cc!='('){
return false;
}
break;
default:
break;
}
}
if(stack.empty()){
return true;
}else {
return false;
}
}
}
先讲思路:
我们首先要运用一个存储字符数据的栈,然后我们遍历字符串,然后如果当前字符串为左括号类型则直接入栈,如果为右括号类型,那么我们直接从出栈取栈顶的一个左括号做匹配,如果右括号和这个左括号匹配,那么继续遍历,直至字符串遍历完毕。如果过程中发现右括号和出栈的左括号不匹配那么直接返回false,最后查看我们的栈是否为空,如果为空说明字符串里的字符确实是匹配的,否则说明字符串中的左括号多余出来了,这样的也是括号不匹配。
代码:代码中我用了switch语句,当然也可以用if else语句,我觉得switch比较明了。
然后跟思路所说左括号入栈,右括号则出一个左括号进行匹配。
队列
在Java中,队列(Queue)是一种常用的数据结构,它遵循先进先出(FIFO,First In First Out)的原则。这意味着最早添加到队列的元素将是第一个被移除的元素。队列在多种场景下都非常有用,比如任务调度、消息传递等。
还是一样只要读懂”先进先出(FIFO,First In First Out)“,那么你就可以学会队列了。
Java提供了几种队列实现:
- LinkedList - 基于链表的队列实现,允许在队列的两端进行高效的插入和删除操作。
LinkedList
类实现了List
和Deque
接口,因此可以作为队列使用。 - ArrayDeque - 基于动态数组的双端队列实现。
ArrayDeque
提供了在队列两端进行快速插入和删除操作的能力,并且可以作为栈或队列使用。 - PriorityQueue - 一种特殊的队列,它按照元素的自然顺序或者根据提供的
Comparator
来决定元素的优先级,从而决定出队的顺序。 - BlockingQueue - 线程安全的队列,用于在任务生产者和消费者之间进行通信。
BlockingQueue
接口是Java并发API的一部分,提供了几种实现,如ArrayBlockingQueue
、LinkedBlockingQueue
、PriorityBlockingQueue
等。
以下是使用LinkedList
作为队列的一些基本操作示例:
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个队列
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
// 向队列中添加元素
queue.add("Java");
queue.add("Python");
queue.add("C++");
// 查看队首元素但不移除
System.out.println("队首元素: " + queue.peek());
// 移除队首元素
while (!queue.isEmpty()) {
System.out.println("出队元素: " + queue.poll());
}
}
}
在这个示例中,我们创建了一个LinkedList
的实例,并使用add
方法向队列中添加元素。使用peek
方法可以查看队首元素而不移除它。最后,我们使用poll
方法在循环中移除所有元素,直到队列为空。
请注意,LinkedList
和ArrayDeque
都可以用来实现队列,但是ArrayDeque
提供了更多的灵活性,因为它可以作为双端队列使用,允许在两端进行插入和删除操作。而PriorityQueue
和BlockingQueue
则提供了队列的其他变体,适用于不同的应用场景。
我们这篇文章用的是LinkedList实现队列,毕竟我们现在暂时只了解链表。
链表的主要方法
在Java中,队列(Queue)接口定义了一系列用于队列操作的方法。以下是一些基本的队列操作方法:
boolean add(E e)
- 向队列添加一个元素。如果成功,返回true
;如果没有足够空间,则抛出IllegalStateException
。boolean offer(E e)
- 向队列添加一个元素。如果成功,返回true
;如果没有足够空间,返回false
。E remove()
- 移除并返回队列头部的元素。如果队列为空,则抛出NoSuchElementException
。E poll()
- 移除并返回队列头部的元素。如果队列为空,则返回null
。E element()
- 返回队列头部的元素但不移除它。如果队列为空,则抛出NoSuchElementException
。E peek()
- 返回队列头部的元素但不移除它。如果队列为空,则返回null
。int size()
- 返回队列中的元素数量。boolean isEmpty()
- 如果队列为空,则返回true
。Iterator<E> iterator()
- 返回一个迭代器,用于遍历队列中的元素。Spliterator<E> spliterator()
- 返回一个分割器(Spliterator),它提供对队列元素的并行迭代。void clear()
- 清除队列中的所有元素。
这些方法提供了队列的基本操作,包括元素的添加、移除、查看以及队列状态的检查。不同的队列实现可能会提供额外的方法,例如PriorityQueue
提供了根据优先级排序的元素出队的方法。
以下是使用Queue
接口的一个简单示例:
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class QueueExample {
public static void main(String[] args) {
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
// 添加元素到队列
queue.add("Element 1");
queue.add("Element 2");
// 查看队首元素
System.out.println("队首元素: " + queue.peek());
// 移除队首元素
System.out.println("出队元素: " + queue.poll());
// 检查队列是否为空
System.out.println("队列是否为空: " + queue.isEmpty());
// 获取队列大小
System.out.println("队列大小: " + queue.size());
}
}
在这个示例中,我们使用LinkedList
作为队列的实现,并演示了如何添加元素、查看队首元素、移除元素、检查队列是否为空以及获取队列的大小。
我们的队列也是可以使用addall的。
public static void main(String[] args) {
Queue<Integer> queue=new LinkedList<>();
ArrayList<Integer> arrayList=new ArrayList<>();
arrayList.add(11);
arrayList.add(12);
arrayList.add(13);
arrayList.add(14);
queue.add(1);
queue.add(2);
queue.add(3);
queue.add(4);
queue.addAll(arrayList);
System.out.println(queue.toString());
}
队列练习(小试牛刀)
这个题目就是要我们运用队列来模拟出一个栈。还是大家先想一下在展示答案
好了开始展示答案:
class MyStack {
Queue<Integer> queue;
Queue<Integer> queue1;
public MyStack() {
queue=new LinkedList<>();
queue1=new LinkedList<>();
}
public void push(int x) {
if(queue.isEmpty()){
queue1.add(x);
}else {
queue.add(x);
}
}
public int pop() {
if(queue.isEmpty()) {
int count=queue1.size()-1;
for (int i = 0; i <count; i++) {
queue.add(queue1.poll());
}
return queue1.poll();
}else{
int count=queue.size()-1;
for (int i = 0; i <count; i++) {
queue1.add(queue.poll());
}
return queue.poll();
}
}
public int top() {
if(queue.isEmpty()) {
int count=queue1.size();
for (int i = 0; i <count-1; i++) {
queue.add(queue1.poll());
}
int n= queue1.poll();
queue.add(n);
return n;
}else{
int count=queue.size();
for (int i = 0; i <count-1; i++) {
queue1.add(queue.poll());
}
int n= queue.poll();
queue1.add(n);
return n;
}
}
public boolean empty() {
return queue1.isEmpty()&&queue.isEmpty();
}
}
思路:很简单我们运用两个队列来模拟实现栈。首先我们都知道队列是先进先出。而栈是先进后出。那么第二个队列的作用就出来了。在入模拟栈时我们将数据存储进一个有数据的队列,这个有数据的队列的主要作用就是存储数据,那么第二个队列的作用就是辅助实现出栈了。进行出栈操作时我们将有数据的队列出到只剩一个数据,那么这时剩下的那个数据就是我们想要出栈的数据了。然后根据思路写出的代码就如上了。
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