栈的数据结构的描述和定义

时间: 2023-07-23 09:07:06 浏览: 79

栈的实现，数据结构

### 栈的数据结构实现 #### 一、栈的基本概念栈是一种特殊的线性表，它只允许在一端进行插入和删除操作。这一端被称为“栈顶”，另一端被称为“栈底”。栈按照“后进先出”（Last In First Out, LIFO）的原则组织数据，即最后存入的数据总是最先被取出。 #### 二、Java实现栈的基本步骤 1. **定义栈类**：创建一个`SqStack`类来表示栈。 2. **定义成员变量**：在`SqStack`类中定义必要的成员变量，如数组`stackElem`用于存储栈中的元素，以及`curlen`用于记录当前栈的实际长度。 3. **构造方法**：定义一个构造方法来初始化栈的大小。 4. **基本操作**：实现栈的基本操作方法，如`push`（入栈）、`pop`（出栈）、`isEmpty`（判断是否为空）、`length`（获取栈的长度）等。 5. **辅助方法**：为了方便测试和调试，可以增加`display`方法来显示栈中的所有元素。 #### 三、代码分析与解释 ##### 1. `SqStack`类实现 ```java public class SqStack { int curlen = 0; // 当前栈的长度 Object[] stackElem; // 存储栈中元素的数组 public SqStack(int maxSize) { // 构造方法 curlen = 0; stackElem = new Object[maxSize]; // 初始化数组 } public void clear() { // 清空栈 curlen = 0; } public boolean isEmpty() { // 判断栈是否为空 return curlen == 0; } public int length() { // 获取栈的长度 return curlen; } public void push(Object x) throws Exception { // 入栈 if (curlen == stackElem.length) { // 栈满抛出异常 throw new Exception("栈已满!!!"); } stackElem[curlen] = x; // 插入元素 ++curlen; // 栈长度加1 } public Object pop() throws Exception { // 出栈 if (curlen == 0) { // 栈为空抛出异常 throw new Exception("栈为空!!!"); } --curlen; // 栈长度减1 return stackElem[curlen]; // 返回出栈元素 } public Object peek() throws Exception { // 查看栈顶元素 if (curlen == 0) { // 栈为空抛出异常 throw new Exception("栈为空!!!"); } return stackElem[curlen - 1]; // 返回栈顶元素 } public void display() { // 显示栈内所有元素 for (int i = curlen - 1; i >= 0; i--) { System.out.print(stackElem[i].toString() + ""); } System.out.println(); } } ``` ##### 2. 测试类`Example1_1` ```java public class Example1_1 { public static void main(String args[]) throws Exception { SqStack cc = new SqStack(10); // 创建一个最大容量为10的栈 System.out.println(cc.length() + ""); // 输出栈的长度 System.out.println(cc.isEmpty() + ""); // 判断栈是否为空 for (int i = 0; i < 8; i++) { cc.push(i); // 向栈中添加元素 } cc.display(); // 显示栈内的元素 cc.pop(); // 弹出栈顶元素 cc.display(); // 再次显示栈内的元素 cc.push(8); // 向栈中添加元素8 cc.display(); // 最后显示栈内的元素 } } ``` #### 四、代码运行结果解析 1. **初始化栈**：创建了一个最大容量为10的栈`cc`。 2. **栈的操作**： - 初始时栈为空，因此`length()`返回0，`isEmpty()`返回`true`。 - 循环向栈中添加了0到7共8个元素。 - 调用`display()`方法，显示栈内的元素为7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0。 - 调用`pop()`方法弹出了栈顶元素7。 - 再次调用`display()`方法，显示栈内的元素为6, 5, 4, 3, 2, 1, 0。 - 向栈中添加元素8。 - 最后一次调用`display()`方法，显示栈内的元素为8, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0。通过这段代码，我们可以清晰地理解栈的基本操作及其工作原理。

栈(Stack)是一种具有后进先出(LIFO, Last In First Out)特性的线性数据结构，它只能在栈顶进行插入和删除操作。栈的定义包括以下几个要素： 1. 栈中的元素是同一种数据类型； 2. 栈中元素的个数是动态变化的，但是栈的大小是固定的； 3. 插入和删除操作只能在栈顶进行； 4. 插入操作称为“进栈”或“入栈”(push)，删除操作称为“出栈”(pop)。栈的应用非常广泛，例如函数调用、表达式求值、括号匹配、迷宫求解等等。栈的实现可以采用数组或链表等数据结构。

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