数据结构（Java语言）——Stack简单实现

栈是限制插入和删除仅仅能在一个位置上进行的表。该位置是表的末端，叫做栈的顶top。对栈的基本操作有进栈push和出栈pop，前者相当于插入。后者这是删除最后插入的元素。

栈有时又叫先进先出FIFO表。

因为栈操作是常数时间。因此除非在特殊情况下，栈不会产生明显改进。

栈的第一种实现方法是使用单链表。通过在表的顶端插入来实现push，通过删除表顶端元素实现pop。top操作仅仅是返回顶端元素的值。另外一种实现方法是使用数组，避免了链并且是更流行的解决方式。栈的栈顶用topOfStack来指向表示，对于空栈该值为-1。为将某个元素x推入栈中，我们使topOfStack加1然后置theItems[topOfStack]=x。

为了弹出栈顶元素，pop()返回theItems[topOfStack]然后topOfStack减1。

这些操作不仅以常数执行，并且是以非常快的常数时间执行。在某些机器上，若在带有自增和自减寻址功能的寄存器上操作，则整数的push和pop都能够写成一条机器指令。现代的计算机将栈操作作为指令系统的一部分，由此可见，栈非常可能是计算机在数组之后最主要的数据结构。

下面是一个用数组实现的栈，结构和数组非常像。但简化了操作，当中的main函数用作測试：

import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;

public class MyStack<AnyType> implements Iterable<AnyType> {
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

private int theSize;
private AnyType[] theItems;
private int topOfStack;

public MyStack() {
clear();
}

public void clear() {
theSize = 0;
topOfStack = -1;
ensureCapacity(DEFAULT_CAPACITY);
}

public int size() {
return theSize;
}

public boolean isEmpty() {
return size() == 0;
}

public void trumToSize() {
ensureCapacity(size());
}

@SuppressWarnings("unchecked")
public void ensureCapacity(int newCapacity) {
if (newCapacity < size()) {
return;
}
AnyType[] old = theItems;
theItems = (AnyType[]) new Object[newCapacity];
for (int i = 0; i <= topOfStack; i++) {
theItems[i] = old[i];
}
theSize = newCapacity;
}

public AnyType top() {
if (size() == 0) {
throw new NullPointerException();
}
return theItems[topOfStack];
}

public AnyType pop() {
if (size() == 0) {
throw new NullPointerException();
}
return theItems[topOfStack--];
}

public void push(AnyType x) {
if (topOfStack + 1 == size()) {
ensureCapacity(size() * 2 + 1);
}
theItems[++topOfStack] = x;
}

@Override
public Iterator<AnyType> iterator() {
return new StackIterator();
}

private class StackIterator implements Iterator<AnyType> {
private int current = 0;

public boolean hasNext() {
return current <= topOfStack;
}

public AnyType next() {
if (!hasNext()) {
throw new NoSuchElementException();
}
return theItems[current++];
}
}

public static void main(String[] args) {
MyStack<Integer> stack = new MyStack<Integer>();
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
stack.pop();
stack.push(4);
stack.push(5);
Iterator<Integer> iterator = stack.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.print(iterator.next() + " ");
}
}
}

输出结果：

1 2 4 5