栈与队列简介

用户头像
Java旅途
关注
发布于: 2020 年 09 月 28 日

栈与队列和数组、链表、树这几种数据结构不太一样。栈与队列主要是做为程序员的工具来使用,它们主要做为构思算法的辅助工具,而不是完全的数据存储工具。



它们的生命周期比数组那些要短得多,在程序执行期间它们才会被创建,任务执行完就会被销毁。



一 栈



栈是一种只能在一端进行插入和删除数据的数据结构,这一端被称为栈顶(top)。其特点简单来讲就是先进后出。栈的主要机制可以用数组来实现,当然也可以用链表来实现。



用数组实现栈,并完成常用操作——出栈、入栈、查看元素(只能查看栈顶元素)、判断栈是否为空等操作。



public class StackTest {
private long[] arr;
// 栈顶
private int top;
public StackTest(){
arr = new long[10];
top = -1;
}
public StackTest(int maxsize){
arr = new long[maxsize];
top = -1;
}
/**
* 添加数据
* @param value
*/
public void push(int value){
arr[++top] = value;
}
/**
* 移除数据
* @return
*/
public long pop() {
return arr[top--];
}
/**
* 查看数据
* @return
*/
public long peek(){
return arr[top];
}
public boolean isEmpty(){
return top == -1;
}
/***
* 判断是否满了
* @return
*/
public boolean isFull(){
return top == arr.length-1;
}
}



栈的所有操作复杂度都为O(1),栈的操作不依赖栈中元素大小,栈不需要移动和比较操作。



二 队列



队列的特点是先进先出。队列也是用数组来实现。



用数组实现队列,并完成常用操作——出队、入队、查看元素、判断队列是否为空等操作。



public class QueueTest {
private long[] arr;
// 有效数据的大小
private int elements;
// 队头
private int front;
// 队尾
private int end;
public QueueTest(){
arr = new long[10];
elements = 0;
front = 0;
end = -1;
}
public QueueTest(int maxsize){
arr = new long[maxsize];
elements = 0;
front = 0;
end = -1;
}
/**
* 插入数据
* @param value
*/
public void insert(long value){
arr[++end] = value;
elements++;
}
/**
* 删除数据
* @return
*/
public long remove(){
elements--;
return arr[front++];
}
/**
* 查看数据,从对头查看
* @return
*/
public long peek(){
return arr[front];
}
/**
* 判断是否为空
* @return
*/
public boolean isEmpty(){
return elements == 0;
}
public boolean isFull(){
return elements == arr.length;
}
}



队列的插入、删除等操作的复杂度都为O(1)。



三 优先级队列



优先级队列和普通队列一样,也是一个队头,一个队尾,从队头移除元素,优先级队列中,数据项是有序的,这样插入数据的时候就会根据某种规则去比较,然后插入到队列合适的位置。因此,优先级队列插入的复杂度为O(N),删除和查看元素的复杂度为O(1)。



用数组实现优先级队列,并完成常用操作——出队、入队、查看元素、判断队列是否为空等操作。



public class FirstQueueTest {
private long[] arr;
// 有效数据的大小
private int elements;
// 队头
private int front;
// 队尾
private int end;
public FirstQueueTest(){
arr = new long[10];
elements = 0;
front = 0;
end = -1;
}
public FirstQueueTest(int maxsize){
arr = new long[maxsize];
elements = 0;
front = 0;
end = -1;
}
/**
* 插入数据
* @param value
*/
public void inser(long value){
if(elements == 0){
arr[++end] = value;
elements++;
}else{
// 按某种规则进行比较,这里使用value的大小比较,按从小到大排序
for(int i = elements-1;i>=0;i--){
if(value<arr[i]){
arr[i+1] = arr[i];
arr[i] = value;
}else{
arr[i+1] = value;
break;
}
}
elements++;
end++;
}
}
/**
* 删除数据
* @return
*/
public long remove(){
elements--;
return arr[front++];
}
/**
* 查看数据,从对头查看
* @return
*/
public long peek(){
return arr[front];
}
/**
* 判断是否为空
* @return
*/
public boolean isEmpty(){
return elements == 0;
}
public boolean isFull(){
return elements == arr.length;
}
}



四 总结



  1. 栈的特点是先进后出,栈只能查看栈顶的一个元素

  2. 队列的特点是先进先出,只能查看队头的一个元素

  3. 优先级队列插入一条元素,平均需要移动2/N个元素,因此插入的复杂度为O(N)

  4. 栈和队列,可以用数组实现,也可以用其他数据结构实现

  5. 栈和队列是为了完成某些工作,手动构造的数据结构




点关注、不迷路



如果觉得文章不错,欢迎关注、*点赞*、收藏,你们的支持是我创作的动力,感谢大家。



如果文章写的有问题,请不要吝啬,欢迎留言指出,我会及时核查修改。



如果你还想更加深入的了解我,可以微信搜索「Java旅途」进行关注。回复「1024」即可获得学习视频及精美电子书。每天7:30准时推送技术文章,让你的上班路不在孤独,而且每月还有送书活动,助你提升硬实力!



发布于: 2020 年 09 月 28 日 阅读数: 13
用户头像

Java旅途

关注

还未添加个人签名 2020.06.17 加入

公众号:Java旅途

评论

发布
暂无评论
栈与队列简介