数据结构栈的基本操作,数据结构栈的基本运算

数据结构是计算机科学的基础之一栈Stack是其中一个重要的数据结构之一。栈是一种线性数据结构它遵循“后进先出”Last In, First OutLIFO原则意味着最后入栈的元素将首先被取出。在本文中我们将深入研究栈的原理、创建方式、使用场景以及时间复杂度。

原理

栈是一种基于数组或链表的数据结构它由两个主要操作组成

入栈Push将元素添加到栈的顶部。出栈Pop从栈的顶部移除元素。

栈的顶部被称为栈顶Top底部被称为栈底Bottom。栈内的元素排列有序最后入栈的元素总是最靠近栈顶。由于LIFO原则栈通常用于跟踪方法调用、表达式求值和管理临时数据。

创建方式

import java.util.EmptyStackException;// 数据结构中的栈原理、创建、应用和时间复杂度详解public class Stack<T> {    private static final int DEFAULT_CAPACITY  10;    private T[] elements;    private int size;    // 栈的构造函数    public Stack() {        elements  (T[]) new Object[DEFAULT_CAPACITY];        size  0;    }    // 入栈操作    public void push(T element) {        if (size  elements.length) {            ensureCapacity();        }        elements[size]  element;    }    // 出栈操作    public T pop() {        if (isEmpty()) {            throw new EmptyStackException();        }        T element  elements[--size];        elements[size]  null; // Help with garbage collection        return element;    }    // 查看栈顶元素    public T top() {        if (isEmpty()) {            throw new EmptyStackException();        }        return elements[size - 1];    }    // 检查栈是否为空    public boolean isEmpty() {        return size  0;    }    // 获取栈的大小    public int size() {        return size;    }    // 扩展栈容量    private void ensureCapacity() {        int newCapacity  elements.length * 2;        elements  Arrays.copyOf(elements, newCapacity);    }    // 主方法演示栈的使用    public static void main(String[] args) {        Stack<Integer> stack  new Stack<>();        stack.push(1);        stack.push(2);        stack.push(3);        System.out.println(栈顶元素:   stack.top()); // 输出 栈顶元素: 3        while (!stack.isEmpty()) {            System.out.println(出栈:   stack.pop());        }    }}

使用场景

栈在计算机科学中有许多应用场景包括但不限于

方法调用和递归栈用于存储函数调用的返回地址和局部变量。表达式求值栈可用于跟踪操作符和操作数以计算数学表达式的结果。浏览器前进和后退浏览器使用两个栈来跟踪访问的页面一个用于前进一个用于后退。括号匹配栈可用于检查括号、大括号和方括号的匹配情况。历史记录许多应用程序使用栈来跟踪用户活动的历史记录。

时间复杂度

栈的基本操作的时间复杂度如下

入栈PushO(1) - 在栈顶添加元素时间复杂度是常数。出栈PopO(1) - 从栈顶移除元素时间复杂度是常数。查看栈顶元素TopO(1) - 获取栈顶元素的时间复杂度是常数。检查栈是否为空isEmptyO(1) - 检查栈是否为空的时间复杂度是常数。

总体而言栈是一个高效的数据结构适用于许多实际应用中。