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利用Java函数来实现数据结构中的栈和队列

发布时间:2023-06-06 20:45:47

栈(Stack)和队列(Queue)是数据结构中常用的两种线性结构,它们可以应用于计算机科学、算法、程序设计等领域中,是计算机数据结构中最基本也是最常用的其中两种。

栈和队列的本质区别就在于数据的存储方式不同。栈采用的是“后进先出”(Last In First Out,LIFO)的原则,也就是最后进去的元素最先出去;而队列则是“先进先出”(First In First Out,FIFO)的原则,也就是 去的元素最先出去。

在Java语言中,我们可以实现栈和队列数据结构。利用Java自带的Scanner和LinkedList类,可以很快速地实现栈和队列。

栈的实现

栈的实现基于Java自带的Stack类,Stack类是Vector的一个子类,因此它继承了Vector类的所有方法。Stack类包含以下主要方法:

方法 描述

empty() 测试此堆栈是否为空。如果堆栈为空,则返回true,否则返回false。

peek() 查看此堆栈顶部的对象,但不从堆栈中删除它。

pop() 移除此堆栈顶部的对象,并将该对象作为此函数的值返回。

push(E item) 将项压入堆栈顶部。

search(Object o) 在此堆栈中查找指定的对象并返回其相对位置。

下面是一个使用Stack类实现栈的代码示例:

import java.util.*;

public class StackExample {

    public static void main(String[] args) {

        Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();

        // Pushing items to the stack

        stack.push(1);

        stack.push(2);

        stack.push(3);

        // Popping items from the stack

        System.out.println(stack.pop());

        System.out.println(stack.pop());

        System.out.println(stack.pop());

    }

}

输出结果为:

3

2

1

在上面的代码示例中,我们首先实例化了一个Stack类的对象stack。然后,通过调用push方法,将元素1、2、3依次压入堆栈中。接着,通过调用pop方法,将元素3、2、1依次弹出栈顶。注意,栈顶元素总是最后一个被压入的元素。

队列的实现

队列数据结构的实现也非常简单。我们可以利用Java自带的LinkedList类实现队列。LinkedList类是Java集合框架里的一个双向链表类,可以同时用作栈、队列和双向队列。

LinkedList类中的主要方法如下:

方法 描述

add(E e) 在列表末尾添加指定元素。

remove() 移除并返回此列表的头( 个元素)。

peek() 返回此列表的头( 个元素)。

offer(E e) 将指定元素添加到此列表的末尾。

poll() 获取并移除此列表的头( 个元素)。

我们可以使用LinkedList类来编写如下Java代码实现队列数据结构:

import java.util.LinkedList;

import java.util.Queue;

public class QueueExample {

    public static void main(String[] args) {

        Queue<String> queue = new LinkedList<>();

        // Adding elements to the queue

        queue.offer("Java");

        queue.offer("is");

        queue.offer("awesome");

        // Removing elements from the queue

        System.out.println(queue.poll());

        System.out.println(queue.poll());

        System.out.println(queue.poll());

    }

}

输出结果为:

Java

is

awesome

在上面的代码中,我们创建了一个LinkedList对象queue,并用offer方法依次添加“Java”、“is”和“awesome”三个元素。接着用poll方法,将三个元素从队列头部弹出,输出结果即为“Java”、“is”和“awesome”。

结论

栈和队列都是数据结构中的基本概念,两者的操作原理和用法不同。在Java语言中,我们可以通过调用Stack类和LinkedList类的方法来实现栈和队列。利用这两种数据结构,可以在实际应用中大大提高代码的效率,同时也为复杂问题的解决提供了基础。