栈

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栈也是一种线性结构

相比数组，栈对应的操作是数组的子集

只能从一端添加元素，也只能从一端取出元素，这一端称为栈顶

栈是一种后进先出的数据结构 LIST IN FIRST OUT(LIFO)

在计算机的世界里，栈拥有着不可思议的作用

应用

• 无处不在的Undo操作（撤销）
• 程序调用使用的系统栈
• 括号匹配-编译器

时间复杂度分析

ArrayStack

• void push(E) 入栈 O(1) 均摊
• E pop() 出栈 O(1) 均摊
• E peek() 查看栈顶元素 O(1)
• int getSize() 获取栈元素数量 O(1)
• boolean isEmpty() 是否为空 O(1)

原理

只允许在栈顶进行操作

• 可使用多种底层数据结构实现，如使用数组实现栈；
• 添加元素时，将元素放置在栈顶，栈的元素数量+1；
• 删除元素时，将栈顶的元素取出，栈的元素数量-1；

实现

Stack

• void push(E) 入栈
• E pop() 出栈
• E peek() 查看栈顶元素
• int getSize() 获取栈元素数量
• boolean isEmpty() 是否为空

public interface Stack<E> {

    int getSize();
    boolean isEmpty();
    void push(E e);
    E pop();
    E peek();
}

public class ArrayStack<E> implements Stack<E> {

    private Array<E> array;

    public ArrayStack(int capacity){
        array = new Array<>(capacity);
    }

    public ArrayStack(){
        array = new Array<>();
    }

    @Override
    public int getSize(){
        return array.getSize();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty(){
        return array.isEmpty();
    }

    public int getCapacity(){
        return array.getCapacity();
    }

    @Override
    public void push(E e){
        array.addLast(e);
    }

    @Override
    public E pop(){
        return array.removeLast();
    }

    @Override
    public E peek(){
        return array.getLast();
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append("Stack: ");
        res.append('[');
        for(int i = 0 ; i < array.getSize() ; i ++){
            res.append(array.get(i));
            if(i != array.getSize() - 1)
                res.append(", ");
        }
        res.append("] top");
        return res.toString();
    }
}

练习

Leetcode练习-20 Valid Parentheses 匹配括号

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']'的字符串，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。
注意空字符串可被认为是有效字符串。

示例 1:
输入: "()"
输出: true

示例2:
输入: "()[]{}"
输出: true

示例3:
输入: "(]"
输出: false

示例4:
输入: "([)]"
输出: false

示例5:
输入: "{[]}"
输出: true

import java.util.Stack;

class Solution {

    public boolean isValid(String s) {

        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        for(int i = 0 ; i < s.length() ; i ++){
            char c = s.charAt(i);
            if(c == '(' || c == '[' || c == '{')
                stack.push(c);
            else{
                if(stack.isEmpty())
                    return false;

                char topChar = stack.pop();
                if(c == ')' && topChar != '(')
                    return false;
                if(c == ']' && topChar != '[')
                    return false;
                if(c == '}' && topChar != '{')
                    return false;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println((new Solution()).isValid("()[]{}"));
        System.out.println((new Solution()).isValid("([)]"));
    }
}

参考

学习刘宇波《玩转数据结构》课程，整理及实践。