數據結構-棧
定義
棧（英語：stack）又稱爲堆棧或堆疊，棧作爲一種數據結構，它按照先進後出的原則存儲數據，先進入的數據被壓入棧底，最後的數據在棧頂，需要讀數據的時候從棧頂開始彈出數據（最後一個數據被第一個讀出來）。
由於堆疊數據結構只允許在一端進行操作，因而按照後進先出（LIFO, Last In First Out）的原理運作。棧也稱爲後進先出表
棧的應用場景
undo操作（撤銷）
-
例如：將操作的每組數據存入棧中，如果想要撤銷，只需要彈出棧頂元素，就可以恢復上一步操作了。
程序調用的系統棧
-
例如：A方法調用B方法得到返回值，B調用C得到返回值，A操作走到了B方法，這個時候可以將A的代碼位置存儲到棧中，然後走到B方法，B操作走到了C方法，這個時候可以將B的代碼位置存儲到棧中。最後C執行完成，根據棧的結構開始彈出數據，一步一步再走回A方法。
判斷括號是否有效。下文會有代碼實現（詳細規則描述可以參考leetcode第20題）
-
開括號必須用同一類型的括號閉合。
-
開方括號必須按正確順序閉合。
-
例如：正確的:{[()]} {()} 等 。錯誤的：[{(})] [}{()] 等。
自定義棧基類的代碼實現
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棧在java.util有一個工具類，先不用，自定義實現一個
創建一個接口，用來統一規範所有棧實現
package com.datastructure.stack;
public interface Stack<E> {
/**
* 向棧插入元素
* @param e
*/
public void push(E e);
/**
* 取出最上面的元素，並且返回
* @return
*/
public E pop();
/**
* 獲取棧的大小
* @return
*/
public int getSize();
/**
* 判斷棧是否爲空
* @return
*/
public boolean isEmpty();
/**
* 獲取棧最上面的元素
* @return
*/
public E peek();
}
用基於數組的方式來實現一個棧（上篇文章數據結構-數組所寫的自定義數組）
package com.datastructure.stack;
import com.datastructure.array.Array;
/**
* @program: test
* @description:
* @author: Mr.Yang
* @create: 2019-05-02 15:27
**/
public class ArrayStack<E> implements Stack<E>{
Array<E> array;
public ArrayStack(int capacity){
array=new Array<E>(capacity);
}
public ArrayStack(){
array=new Array<E>();
}
@Override
public void push(E e) {
array.addLast(e);
}
@Override
public E pop() {
return array.removeLast();
}
@Override
public int getSize() {
return array.getSize();
}
@Override
public boolean isEmpty() {
return array.isEmpty();
}
@Override
public E peek() {
return array.getLast();
}
/**
* 獲取容量值
* @return
*/
public int getCapacity(){
return array.getCapacity();
}
@Override
public String toString(){
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("stack: ");
sb.append("[");
for(int i=0;i<array.getSize();i++){
sb.append(array.get(i));
if(i!=array.getSize()-1){
sb.append(", ");
}
}
sb.append("] right value is stack top");
return sb.toString();
}
}
測試代碼
package com.datastructure.stack;
/**
* @program: test
* @description:
* @author: Mr.Yang
* @create: 2019-05-02 16:11
**/
public class StackTest {
public static void main(String[] args) {
ArrayStack<Integer> integerArrayStack = new ArrayStack<>();
for(int i=0;i<5;i++){
integerArrayStack.push(i);
System.out.println(integerArrayStack);
}
Integer pop = integerArrayStack.pop();
System.out.println("----移除上級元素----value is "+pop);
System.out.println("-------------移除之後的棧打印------------------");
System.out.println(integerArrayStack);
}
}
測試結果
stack: [0] right value is stack top
stack: [0, 1] right value is stack top
stack: [0, 1, 2] right value is stack top
stack: [0, 1, 2, 3] right value is stack top
stack: [0, 1, 2, 3, 4] right value is stack top
----移除上級元素----value is 4
-------------移除之後的棧打印------------------
stack: [0, 1, 2, 3] right value is stack top
leetCode第20題，花括號正確閉合
思路
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根據棧的數據結構特點，我們可以先將所有左括號‘[{(’放進棧中，然後判斷當前字符如果是‘)]}’這種的右括號，但是棧頂的括號卻不匹配，返回false
-
注意控制判斷
-
這裏使用java自帶的棧工具類來實現
-
leetcode給的測試例子：
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 輸入例子 | () | ()[]{} | (] | ([)] | {[]} |
代碼實現
package com.datastructure.stack;
import java.util.Stack;
/**
* @program: test
* @description:
* @author: Mr.Yang
* @create: 2019-05-02 16:59
**/
public class Solution {
public static void main(String[] args) {
Solution solution = new Solution();
System.out.println(solution.isValid("{\"name\": \"網站\",\"num\": 3,\"sites\": [ \"Google.com\", \"Taobao.com\", \"Waibo.wang\" ]}"));
}
public boolean isValid(String s) {
Stack<Character> characters = new Stack<>();
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
char c = s.charAt(i);
if (c == '{' || c == '[' || c == '(') {
characters.push(c);
} else {
if(characters.isEmpty()){
return false;
}
Character peek = characters.pop();
switch (c) {
case '}':
if (!peek.equals('{')) {
return false;
}
continue;
case ']':
if (!peek.equals('[')) {
return false;
}
continue;
case ')':
if (!peek.equals('(')) {
return false;
}
continue;
}
}
}
return characters.isEmpty();
}
/*public boolean isValid(String s) {
Stack<Character> characters = new Stack<>();
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
char c = s.charAt(i);
if (c == '{' || c == '[' || c == '(') {
characters.push(c);
} else {
if(characters.isEmpty()){
return false;
}
Character toChar = characters.pop();
if(c == ')' && toChar != '('){
return false;
}
if(c == '}' && toChar != '{'){
return false;
}
if(c == ']' && toChar != '['){
return false;
}
}
}
return characters.isEmpty();
}*/
}
如果想實現更多字符串關於括號的匹配，如JSON等等，可以根據棧的特點來實現
代碼例子GIT地址：https://github.com/tuoluofusijiyang/designPattern.git
項目簡介：這個項目是我做測試，學習的主要項目，目前裏面包含了：
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一些設計模式的demo（抽象工程模式，適配器模式，外觀模式，命令模式，裝飾者模式等等）
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即將學習的數據結構demo，數組，棧，後續還會持續更新數據結構，可能會有隊列，鏈表，遞歸，紅黑樹，線段樹等等一系列，如果感興趣，歡迎留言。