# 一、前言 之前已经讲过链表了，它跟数组都是线性结构的基础，本文主要讲解线性结构的应用：**栈**和**队列** 如果写错的地方希望大家能够多多体谅并指正哦，如果有更好的理解的方式也希望能够在评论下留言，让大家学习学习～ # 二、数据结构【栈】就是这么简单 ## 2.1数据结构【栈】介绍 数据结构的栈长的是这个样子：  其实非常好理解，我们将栈可以**看成一个箱子** * 往箱子里面放东西叫做入栈 * 往箱子里面取东西叫做出栈 * 箱子的底部叫做栈底 * 箱子的顶部叫做栈顶 说到栈的特性，肯定会有一句经典的言语来概括：**先进后出(LIFO, Last In First Out)** * 往箱子里边放苹果，箱子底部的苹果想要拿出来，得先把箱子顶部的苹果取走才行 ## 2.2数据结构【栈】 代码实现 栈的分类有两种： * 静态栈(数组实现) * **动态栈(链表实现)** 从上一篇写链表我就认知到我的算法是有多渣了，普通的单链表操作也能把我绕得晕晕的。 由于我的链表还不是很熟，栈又不是很难，那么我就用链表来创建动态栈了！ 既然是用链表，我们还是把上一篇节点的代码拿过来吧： ``` public class Node { //数据域 public int data; //指针域，指向下一个节点 public Node next; public Node() { } public Node(int data) { this.data = data; } public Node(int data, Node next) { this.data = data; this.next = next; } } ``` 要链表用来表示栈，这次会有两个指针： * 栈顶 * 栈底 ``` public class Stack { public Node stackTop; public Node stackBottom; public Stack(Node stackTop, Node stackBottom) { this.stackTop = stackTop; this.stackBottom = stackBottom; } public Stack() { } } ``` ### 2.2.1进栈 **将原本栈顶指向的节点交由新节点来指向，栈顶指向新加入的节点** ``` /** * 进栈 * * @param stack 栈 * @param value 要进栈的元素 */ public static void pushStack(Stack stack, int value) { // 封装数据成节点 Node newNode = new Node(value); // 栈顶本来指向的节点交由新节点来指向 newNode.next = stack.stackTop; // 栈顶指针指向新节点 stack.stackTop = newNode; } ``` ### 2.2.2遍历栈 **只要栈顶元素的指针不指向栈底**，那么就一直输出遍历结果： ``` /** * 遍历栈(只要栈顶指针不指向栈底指针，就一直输出) * * @param stack */ public static void traverse(Stack stack) { Node stackTop = stack.stackTop; while (stackTop != stack.stackBottom) { System.out.println("关注公众号：Java3y：" + stackTop.data); stackTop = stackTop.next; } } ``` 测试： ``` public static void main(String[] args) { //初始化栈(无元素) Stack stack = new Stack(new Node(), new Node()); //栈顶和栈尾是同一指向 stack.stackBottom = stack.stackTop; //指向null stack.stackTop.next = null; //进栈 pushStack(stack, 3); pushStack(stack, 4); pushStack(stack, 5); traverse(stack); } ``` 结果：  这就符合了先进后出的特性了～ ### 2.2.3判断该栈是否为空 很简单，只要栈顶和栈底是同一指向，那么该栈就为空 ``` /** * 判断该栈是否为空 * * @param stack */ public static void isEmpty(Stack stack) { if (stack.stackTop == stack.stackBottom) { System.out.println("关注公众号：Java3y---->该栈为空"); } else { System.out.println("关注公众号：Java3y---->该栈不为空"); } } ``` ### 2.2.4出栈 1. 在出栈之前看看该栈是否为空，不为空才出栈... 2. 将栈顶的元素的指针(指向下一个节点)赋值给栈顶指针(完成出栈) ``` /** * 出栈(将栈顶的指针指向下一个节点) * @param stack */ public static void popStack(Stack stack) { // 栈不为空才能出栈 if (!isEmpty(stack)) { //栈顶元素 Node top = stack.stackTop; // 栈顶指针指向下一个节点 stack.stackTop = top.next; System.out.println("关注公众号：Java3y---->出栈的元素是：" + top.data); } } ``` 测试出栈：  多次出栈：  ### 2.2.5清空栈 当时学C的时候需要释放内存资源，可是Java不用呀，所以栈顶指向栈底，就清空栈了 ``` /** * 清空栈 * @param stack */ public static void clearStack(Stack stack) { stack.stackTop = null; stack.stackBottom = stack.stackTop; } ``` # 三、数据结构【队列】就是这么简单 数据结构的队列长的是这个样子：  其实队列非常好理解，我们将队列可以**看成小朋友排队** * 队尾的小朋友到指定的地点了-->出队 * 有新的小朋友加入了-->入队 相对于栈而言，队列的特性是：先进先出 * **先排队的小朋友肯定能先打到饭！** 队列也分成两种： * 静态队列(数组实现) * 动态队列(链表实现) 这次我就使用数组来实现静态队列了。值得注意的是：**往往实现静态队列，我们都是做成循环队列**  做成循环队列的**好处是不浪费内存资源**！ ## 3.1数据结构【队列】 代码实现 这次我们使用的是数组来实现静态队列，因此我们可以这样设计： ``` public class Queue { //数组 public int [] arrays; //指向第一个有效的元素 public int front; //指向有效数据的下一个元素(即指向无效的数据) public int rear; } ``` 从上面的设计我们可以发现：**rear并不指向最后一个有效的元素，在循环队列中这样设计是非常方便的**！因为这样设计可以**让我们分得清队头和队尾**(不然循环队列不断入队或出队，位置是变化很快的) 由于我们是循环队列，所以`front`和`rear`值会经常变动，我们得把`front`和`rear`的值限定在一个范围内，不然会超出队列的长度的。 有这么一个算法：`rear=（rear+1)%数组长度` * 比如rear的下标是2，数组的长度是6，往后面移一位是3，那么`rear = （rear+1) % 6`，结果还是3 ### 3.1.2初始化队列 **此时队列为空，分配了6个长度给数组(只能装5个实际的数字，rear指向的是无效的位置的)** ``` public static void main(String[] args) { //初始化队列 Queue queue = new Queue(); queue.front = 0; queue.rear = 0; queue.arrays = new int[6]; } ``` ### 3.1.3判断队列是否满了 如果rear指针和front指针紧挨着，那么说明队列就满了 ``` /** * 判断队列是否满了，front和rear指针紧挨着，就是满了 * @param queue * @return */ public static boolean isFull(Queue queue) { if ((queue.rear + 1) % queue.arrays.length == queue.front) { System.out.println("关注公众号：Java3y--->此时队列满了！"); return true; } else { System.out.println("关注公众号：Java3y--->此时队列没满了！"); return false; } } ``` ### 3.1.4入队 1. 判断该队列是否满了 2. 入队的值插入到队尾中(具体的位置就是rear指针的位置【再次声明：rear指向的是无效元素的位置】 3. rear指针移动(再次指向无效的元素位置) ``` /** * 入队 * * @param queue */ public static void enQueue(Queue queue,int value) { // 不是满的队列才能入队 if (!isFull(queue)) { // 将新的元素插入到队尾中 queue.arrays[queue.rear] = value; // rear节点移动到新的无效元素位置上 queue.rear = (queue.rear + 1) % queue.arrays.length; } } ``` ### 3.1.5遍历 **只要front节点不指向rear节点，那么就可以一直输出** ``` /** * 遍历队列 * @param queue * */ public static void traverseQueue(Queue queue) { // front的位置 int i = queue.front; while (i != queue.rear) { System.out.println("关注公众号：Java3y--->" + queue.arrays[i]); //移动front i = (i + 1) % queue.arrays.length; } } ``` 队列没满时：  队列已满了就插入不了了(验证上面的方法是否正确)：  ### 3.1.6判断该队列是否为空 只要`rear`和`front`指针指向同一个位置，那该队列就是空的了 ``` /** * 判断队列是否空，front和rear指针相等，就是空了 * @param queue * @return */ public static boolean isEmpty(Queue queue) { if (queue.rear == queue.front) { System.out.println("关注公众号：Java3y--->此时队列空的！"); return true; } else { System.out.println("关注公众号：Java3y--->此时队列非空！"); return false; } } ``` ### 3.1.7出队 出队的逻辑也非常简单： 1. 判断该队列是否为null 2. 如果不为null，则出队，**只要front指针往后面移就是出队了**! ``` /** * 出队 * * @param queue */ public static void outQueue(Queue queue) { //判断该队列是否为null if (!isEmpty(queue)) { //不为空才出队 int value = queue.arrays[queue.front]; System.out.println("关注公众号：Java3y--->出队的元素是：" + value); // front指针往后面移 queue.front = (queue.front + 1) % queue.arrays.length; } } ``` 结果：  # 四、总结 数据结构的栈和队列的应用非常非常的多，这里也只是最简单的入门，理解起来也不困难。 * 栈：先进后出 * 队列：先进先出 关于数据结构这方面我就到暂时到这里为止了，都简单的入个门，以后遇到更加复杂的再继续开新的文章来写～毕竟现在水平不够，也无法理解更深层次的东西～数据结构这东西是必备的，等到研究集合的时候还会来回顾它，或者遇到新的、复杂的也会继续学习.... 想要更加深入数据结构的同学就得去翻阅相关的书籍咯～这仅仅是冰山一角