数据结构专题——栈与队列之链栈及其Java实现

在上一篇博客中，博主与大家学习了一个新的数据结构——栈。它是一个只被允许在栈顶进行插入与删除元素的特殊线性表，是一种典型的LIFO的数据结构。在我们用数组的方式实现了顺序存储的顺序栈之后，本章博客中我们就一起来尝试实现一个链式存储的栈吧。

和普通的线性表一样，我们可以选择用单链或者是双链来实现这个数据结构。由于栈只能够在栈顶进行入栈和出栈操作，因此一个只含有栈顶节点的单链表就可以轻松实现它了。

下面我们就来一起实现这个链式存储的链栈吧：

//栈顶节点，不存储元素，只用来指向栈顶的元素
private Node stackTop;
private int size;

public MyLinkedStack () {
stackTop = new Node(null,null);
size = 0;
}

class Node{
E data;
Node nextNode;
Node(E data, Node nextNode) {
this.data = data;
this.nextNode = nextNode;
}

}

然后是进栈和出栈的操作：

@Override
public E push(E item) {
// TODO Auto-generated method stub
Node newNode = new Node(item,stackTop.nextNode);
stackTop.nextNode = newNode;
this.size++;
return item;
}

@Override
public E pop() {
// TODO Auto-generated method stub
Node n = stackTop.nextNode;
E data = n.data;
stackTop.nextNode = n.nextNode;
n.data = null;
n.nextNode = null;
n = null;
this.size--;
return data;
}

接下来是，返回栈中顶部元素以及返回栈中某个元素的位置的实现：

@Override
public E peek() {
// TODO Auto-generated method stub
return stackTop.nextNode.data;
}
@Override
public int search(Object o) {
// TODO Auto-generated method stub
if(empty()) return -1;
int index =1;
if(o == null) {
for(Node n=stackTop.nextNode; n!=null; n=n.nextNode, index++) {
if(n.data == null) {
return index;
}
}
return -1;
}else {
for(Node n=stackTop.nextNode; n!=null; n=n.nextNode, index++) {
if(o.equals(n.data)) {
return index;
}
}
return -1;
}
}

最后，是检查栈是否为空以及清空整个栈的操作：

@Override
public boolean empty() {
// TODO Auto-generated method stub
return size==0;
}
@Override
public void clear() {
// TODO Auto-generated method stub
if(empty()) return;
for(Node n=stackTop.nextNode; n!=null ;) {
Node next = n.nextNode;
n.data = null;
n.nextNode = null;
n = next;
}
this.size = 0;
}

对比一下我们完成的顺序栈与链栈，它们在时间复杂度上都是O(1)。对于空间性能来说，顺序栈基于数组实现，会有一个数组的固定长度(如果没有放满元素，存在空间浪费)；而链栈并没有长度的限制，却在每个节点上耗费指针域的空间。因此如果栈的使用过程中元素变化不可预料，我们应该选择链栈；如果元素数量的变化在一个可控的范围呢，那么我们可以选择顺序栈。

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