java 怎么写一个stack

java 怎么写一个stack

Java写栈（Stack）：可继承java.util.Stack类；或基于Deque接口实现，如用ArrayDeque作底层存储，通过push( 入栈、pop( 出栈...

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Java写栈（Stack）：可继承 java.util.Stack类；或基于 Deque接口实现，如用 ArrayDeque作底层存储，通过 push()入栈、 pop()出栈

是用Java实现栈的详细步骤和完整示例,包括核心逻辑、边界处理及扩展功能：

基础结构设计

  1. 成员变量定义

    • private int[] elements; // 存储元素的数组
    • private int top = -1; // 栈顶指针（初始为-1表示空栈）
    • private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 默认容量

  2. 构造函数

    public Stack() {
 this(DEFAULT_CAPACITY); // 调用带参构造
}
public Stack(int capacity) {
 if (capacity <= 0) {
     throw new IllegalArgumentException("容量必须大于0");
 }
 elements = new int[capacity]; // 根据传入容量创建数组
}

  3. 核心方法实现
    | 方法名 | 功能描述 | 关键代码逻辑 | 异常处理 |
    |————–|——————————|——————————————————————————|————————–|
    | push(item) | 将元素压入栈顶 | if (isFull()) throw new StackOverflowError();<br>elements[++top] = item; | 栈满时抛出异常 |
    | pop() | 移除并返回栈顶元素 | if (isEmpty()) throw new EmptyStackException();<br>return elements[top--]; | 栈空时抛出异常 |
    | peek() | 查看但不删除栈顶元素 | if (isEmpty()) throw new EmptyStackException();<br>return elements[top]; | 同上 |
    | size() | 获取当前元素数量 | return top + 1; | 无 |
    | isEmpty() | 判断是否为空栈 | return top == -1; | 无 |
    | isFull() | 判断是否已满 | return top == elements.length 1; | 无 |

关键细节解析

扩容机制优化（动态数组）

当栈空间不足时,可自动扩展底层数组容量，例如修改push方法：

public void push(int item) {
    if (isFull()) {
        // 创建新数组并复制旧数据
        int[] newArray = Arrays.copyOf(elements, elements.length  2);
        elements = newArray;
    }
    elements[++top] = item;
}
```此实现使栈的最大容量不再受限于初始化值，但会增加少量性能开销。
# 2. 泛型支持改造
若需存储任意类型数据，可将类改为泛型类：
```java
public class Stack<T> {
    private T[] data;          // 使用Object数组兼容所有类型
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public Stack() {
        data = (T[]) new Object[DEFAULT_CAPACITY]; // 类型擦除技巧
    }
    // push/pop等方法相应调整参数类型为T
}
```注意需要添加`@SuppressWarnings("unchecked")`注解避免编译警告。
# 3. 迭代器实现（增强遍历能力）
通过实现`Iterable`接口支持增强for循环：
```java
public Iterator<Integer> iterator() {
    return new Iterator<Integer>() {
        private int current = 0;
        public boolean hasNext() { return current <= top; }
        public Integer next() { return data[current++]; }
    };
}
```使用时可直接调用`for (int num : stack) { ... }`进行遍历。
 三、完整代码示例
```java
public class IntStack {
    private int[] elements;
    private int top;
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    public IntStack() { this(DEFAULT_CAPACITY); }
    public IntStack(int capacity) {
        if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException("非规容量");
        elements = new int[capacity];
        top = -1;
    }
    public void push(int value) {
        if (top == elements.length 1) {
            growCapacity();
        }
        elements[++top] = value;
    }
    private void growCapacity() {
        int newSize = elements.length  2;
        int[] newArray = Arrays.copyOf(elements, newSize);
        elements = newArray;
    }
    public int pop() throws EmptyStackException {
        if (isEmpty()) throw new EmptyStackException();
        return elements[top--];
    }
    public int peek() throws EmptyStackException {
        if (isEmpty()) throw new EmptyStackException();
        return elements[top];
    }
    public boolean isEmpty() { return top == -1; }
    public int size() { return top + 1; }
}

典型应用场景

  1. 表达式求值：利用后进先出特性处理运算符优先级（如括号匹配）
  2. 深度优先搜索：记录回溯路径时的节点访问顺序
  3. 函数调用模拟：手动管理递归过程的状态保存
  4. 撤销操作实现：历史记录的反向播放功能

常见误区警示

  1. 混淆栈与队列：确保只在队尾进行插入/删除操作（LIFO原则）
  2. 忽略空栈检查：所有出栈操作前必须验证非空状态
  3. 数组越界风险：动态扩容时注意新旧数组的数据迁移完整性
  4. 类型安全性问题：使用泛型时避免未经检查的类型转换

FAQs

Q1: 如果频繁进行大量数据的入栈出栈操作，应该选择哪种实现方式？
A: 推荐使用链表结构代替数组实现，因为链表在头部插入/删除的时间复杂度为O(1)，而数组需要移动元素导致O(n)的时间消耗，Java标准库中的LinkedList就基于双向链表实现，其Deque接口提供的栈操作方法正是为此优化。

Q2: Java集合框架中的Stack类为什么被标记为遗留类？
A: 根据Oracle官方文档建议，应使用Deque接口的实现类（如ArrayDeque）替代传统Stack类，因为前者提供了更完善的迭代器实现和更好的性能表现，且遵循了现代集合框架的设计规范，例如ArrayDeque在作为栈使用时，所有操作的时间复杂度都是O(1)，而旧版Stack的某些方法存在冗余设计

Stack
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