热门标签 | HotTags
当前位置:  开发笔记 > 运维 > 正文

Java数据结构学习之栈和队列

这篇文章主要介绍了Java数据结构学习之栈和队列,文中有非常详细的代码示例,对正在学习java的小伙伴们有一定的帮助,需要的朋友可以参考下

一、栈

1.1 概述

Java为什么要有集合类: 临时存储数据。
链表的本质: 对象间通过持有和引用关系互相关联起来。

线性表: 普通线性表, 操作受限线性表(某些操作受到限制 --> 某一个线性表它的增删改操作受到限制) --> 栈 & 队列

1.1.1 线性表的概念

(1)线性表:n个数据元素的有序序列。

①首先,线性表中元素的个数是有限的。
②其次,线性表中元素是有序的。

(2)那这个”序”指的是什么呢?

除表头和表尾元素外,其它元素都有唯一前驱和唯一后继,其唯一前驱或唯一后继确定了该元素在线性表中的位置。
②因此,线性表中,每个数据元素都有一个确定的位序,这个确定的位序我们称之为索引。 表头元素有唯一后继,无前驱,表尾元素有唯一前驱,无后继。

1.1.2 栈的概念

栈是一种”操作受限”的线性表,体现在只能在一端插入和删除数据,符合FILO的特性。

FILO: 先进后出,
LIFO: 后进先出

1.1.3 栈的应用

在这里插入图片描述

线性表和哈希表在以后工作中会最常用。
栈在实际工作中不常用

应用场景:

1.函数调用栈
2.反序字符串: 实现reNumber(str)方法,反转字符串(附代码) 。

public class DemoStack1 {
    public static void main(String[] args) {

        String str = "123456789";
        String reStr = reStr(str);
        System.out.println(reStr);

    }

    // 栈先进后出
    public static String reStr(String str){
        MyArrayStack stack = new MyArrayStack<>();

        for (int i = 0; i 

3.括号匹配问题: 实现judgeBracket(str)方法来判断括号匹配 (附代码)。

public class DemoStack2 {
    public static void main(String[] args) {

        String str = "public class) DemoStack2 {public static void main(String[] args) {}}";

        boolean bool = judgeBracket(str);
        System.out.println(bool);

    }

    public static  boolean judgeBracket(String str){
        MyArrayStack stack = new MyArrayStack<>();

        for (int i = 0; i 

4.编译器利用栈实现表达式求值

5.浏览器的前进后退功能

6. 利用栈实现 DFS: depth-first-search 深度优先遍历(树 图)

编译器利用栈实现表达式求值

中缀表达式: 2 + 3 * 2 给人看的 , 运算符放到中间
前缀表达式: + 2 * 3 2 运算符放到之前
后缀表达式: 2 3 2 * + 运算符放到后面

// 中缀表达式转化为后缀:
// 遍历中缀表达式
// 遇到操作数输出
// 遇到操作符, 出栈, 直到遇到更低优先级的操作符, 操作符入栈
// 遍历完成, 全部弹栈

// 中缀表达式转化为前缀:
// 遍历中缀表达式: 逆序遍历
// 遇到操作数输出: 头插法
// 遇到操作符, 出栈, 只弹出更高优先级的操作符, 操作符入栈
// 遍历完成, 全部弹栈

二、队列

2.1 队列的概念

队列也是一种”操作受限”的线性表,体现在一端插入数据在另一端删除数据,特性是FIFO。

在这里插入图片描述

2.2 队列的实现

实现一个集合类
集合类: 数据容器
底层: 数组 or 链表
数据结构表现: 队列

(1)用数组实现一个队列。

/**
 * 用数组实现一个队列
 * 集合类角度: 数据容器
 * 底层: 数组
 * 表示: 队列
 */
public class MyArrayQueue  {

    private final int MAX_CAPACITY = Integer.MAX_VALUE - 8;
    private final int INIT_CAPACITY = 16;

    private Object[] objs;
    private int size;
    private int head;// 头的下标
    private int end;// 尾的下标


    public MyArrayQueue(){
        objs = new Object[INIT_CAPACITY];
    }
    public MyArrayQueue(int initCapcity){
        if (initCapcity <= 0 || initCapcity > MAX_CAPACITY) throw new IllegalArgumentException("" + initCapcity);

        objs = new Object[initCapcity];
    }

    public boolean offer(T t){
        // 如果数组满了
        if (size == objs.length){
            int newLen = getLen();
            grow(newLen);
        }

        // 可以添加
        if (isEmpty()){
            // 没有任何元素存储: 新添加的元素就是唯一的元素
            objs[head] = t;
            end = head;
            size++;
            return true;
        } else {
            // 原本存储就有内容

            // 尾后移一位
            end = (end + 1) % objs.length;
            objs[end] = t;
            size++;
            return true;
        }
    }

    private void grow(int newLen) {
        Object[] newArr = new Object[newLen];
        for (int i = 0; i  MAX_CAPACITY){
            newLen = MAX_CAPACITY;
        }
        // 如果新长度和旧长度一样
        if (newLen == oldLen)throw  new RuntimeException("stack can not add");

        return newLen;
    }


    public T poll(){
        if (isEmpty()) throw new RuntimeException("queue is empty");

        if (size == 1){
            // 原队列中只剩一个元素
            T oldValue = (T)objs[head];
            head = 0;
            end = 0;
            size--;
            return oldValue;
        } else {
            // 队列中超过一个元素
            T oldValue = (T)objs[head];
            head = (head + 1) % objs.length;
            size--;
            return oldValue;
        }
    }

    public T peek(){
        if (isEmpty()) throw new RuntimeException("queue is empty");
        return (T)objs[head];
    }

    public int size() {
        return size;
    }

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

(2)用链表实现一个链表。

public class MyLinkedQueue  {

    private Node head;// 队头
    private Node end; // 队尾
    private int size;

    // 添加 offer
    // 删除 poll
    // 查看队头元素 peek

    public  boolean offer(T t){

        // 如果原队列为空
        if (isEmpty()){// 原队列空
            // 让头尾都指向这个新加的结点
            head = new Node(t, null);
            end = head;
            size++;
            return true;
        }

        // 原队列不空
        // 把这个元素添加到队尾
        end.next = new Node(t, null);
        end = end.next;// end后移
        size++;
        return true;
    }

    public T poll(){
        if (isEmpty()) throw  new RuntimeException("queue is empty");

        if (size == 1){
            // 代表着, 链表中只有一个元素
            T oldVlaue = head.value;
            head = null;
            end = null;
            size--;
            return  oldVlaue;
        }else {
            T oldVlaue = head.value;
            head = head.next;
            size--;
            return oldVlaue;
        }
    }

    public T peek(){
        if (isEmpty()) throw  new RuntimeException("queue is empty");
        return head.value;
    }


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




    class Node{
        T value;
        Node next;

        public Node(T value, Node next) {
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
    }
}

2.3 队列的应用

(1)队列更不常用(自己写代码使用不常用):

(2)常见, 很多jdk源码, 中间件的源码上 很多地方使用了队列

Eg:

①生产者消费者问题

生产者 – 消费者
生产者: 厨师
消费者: 吃面包的人
桌子: 放面包的地方

②线程池

线程池: 任务
生产者: 产生任务
消费者: 线程
桌子: 队列

③生态环境:

第三方轮子: 要看懂
Maven

④消息队列和缓存。

(3)普通队列的应用场景是很有限的,一般在工程中用到的是阻塞队列。

①阻塞队列(有一个队列, 大小一定):常用于生产者-消费者模型中。
当队列满的时候,入队列就阻塞。
当队列空的时候,出队列就阻塞。

②利用队列实现 BFS:breadth first search 广度优先搜索/ 遍历 ()

到此这篇关于Java数据结构学习之栈和队列的文章就介绍到这了,更多相关Java栈和队列内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持!


推荐阅读
  • 云原生边缘计算之KubeEdge简介及功能特点
    本文介绍了云原生边缘计算中的KubeEdge系统,该系统是一个开源系统,用于将容器化应用程序编排功能扩展到Edge的主机。它基于Kubernetes构建,并为网络应用程序提供基础架构支持。同时,KubeEdge具有离线模式、基于Kubernetes的节点、群集、应用程序和设备管理、资源优化等特点。此外,KubeEdge还支持跨平台工作,在私有、公共和混合云中都可以运行。同时,KubeEdge还提供数据管理和数据分析管道引擎的支持。最后,本文还介绍了KubeEdge系统生成证书的方法。 ... [详细]
  • 胡蜂能进行逻辑推理的研究成果
    最新研究表明,胡蜂具备一定的逻辑推理能力,能够进行传递性推理。研究人员通过实验发现,胡蜂在避免电击的测试中,能够正确选择符合逻辑的选项。这项研究成果对于了解无脊椎动物的认知能力具有重要意义,也为解析胡蜂社会结构的进化提供了线索。 ... [详细]
  • Tomcat/Jetty为何选择扩展线程池而不是使用JDK原生线程池?
    本文探讨了Tomcat和Jetty选择扩展线程池而不是使用JDK原生线程池的原因。通过比较IO密集型任务和CPU密集型任务的特点,解释了为何Tomcat和Jetty需要扩展线程池来提高并发度和任务处理速度。同时,介绍了JDK原生线程池的工作流程。 ... [详细]
  • 本文介绍了Java的集合及其实现类,包括数据结构、抽象类和具体实现类的关系,详细介绍了List接口及其实现类ArrayList的基本操作和特点。文章通过提供相关参考文档和链接,帮助读者更好地理解和使用Java的集合类。 ... [详细]
  • 本文介绍了电流源并联合并的方法,以及谐振电路的原理。谐振电路具有很强的选频能力,通过将电感和电容连接在一起,电流和电压会产生震荡。谐振频率的大小取决于电感和电容的大小,而电路中的电阻会逐渐降低震荡的幅度。电阻和电容组成的电路中,当电容放完电后,电阻两端的电压为0,电流不再流过电容。然而,电感是一种特殊的器件,当有电流流过时,线圈会产生感应磁场,阻止电流的流动,从而使电流不会减小。 ... [详细]
  • 标题: ... [详细]
  • 单点登录原理及实现方案详解
    本文详细介绍了单点登录的原理及实现方案,其中包括共享Session的方式,以及基于Redis的Session共享方案。同时,还分享了作者在应用环境中所遇到的问题和经验,希望对读者有所帮助。 ... [详细]
  • 本文介绍了在Docker容器技术中限制容器对CPU的使用的方法,包括使用-c参数设置容器的内存限额,以及通过设置工作线程数量来充分利用CPU资源。同时,还介绍了容器权重分配的情况,以及如何通过top命令查看容器在CPU资源紧张情况下的使用情况。 ... [详细]
  • 集合的遍历方式及其局限性
    本文介绍了Java中集合的遍历方式,重点介绍了for-each语句的用法和优势。同时指出了for-each语句无法引用数组或集合的索引的局限性。通过示例代码展示了for-each语句的使用方法,并提供了改写为for语句版本的方法。 ... [详细]
  • Python SQLAlchemy库的使用方法详解
    本文详细介绍了Python中使用SQLAlchemy库的方法。首先对SQLAlchemy进行了简介,包括其定义、适用的数据库类型等。然后讨论了SQLAlchemy提供的两种主要使用模式,即SQL表达式语言和ORM。针对不同的需求,给出了选择哪种模式的建议。最后,介绍了连接数据库的方法,包括创建SQLAlchemy引擎和执行SQL语句的接口。 ... [详细]
  • position属性absolute与relative的区别和用法详解
    本文详细解读了CSS中的position属性absolute和relative的区别和用法。通过解释绝对定位和相对定位的含义,以及配合TOP、RIGHT、BOTTOM、LEFT进行定位的方式,说明了它们的特性和能够实现的效果。同时指出了在网页居中时使用Absolute可能会出错的原因,即以浏览器左上角为原始点进行定位,不会随着分辨率的变化而变化位置。最后总结了一些使用这两个属性的技巧。 ... [详细]
  • 开发笔记:Docker 上安装启动 MySQL
    篇首语:本文由编程笔记#小编为大家整理,主要介绍了Docker上安装启动MySQL相关的知识,希望对你有一定的参考价值。 ... [详细]
  • Oracle优化新常态的五大禁止及其性能隐患
    本文介绍了Oracle优化新常态中的五大禁止措施,包括禁止外键、禁止视图、禁止触发器、禁止存储过程和禁止JOB,并分析了这些禁止措施可能带来的性能隐患。文章还讨论了这些禁止措施在C/S架构和B/S架构中的不同应用情况,并提出了解决方案。 ... [详细]
  • Spring常用注解(绝对经典),全靠这份Java知识点PDF大全
    本文介绍了Spring常用注解和注入bean的注解,包括@Bean、@Autowired、@Inject等,同时提供了一个Java知识点PDF大全的资源链接。其中详细介绍了ColorFactoryBean的使用,以及@Autowired和@Inject的区别和用法。此外,还提到了@Required属性的配置和使用。 ... [详细]
  • 本文介绍了Java的公式汇总及相关知识,包括定义变量的语法格式、类型转换公式、三元表达式、定义新的实例的格式、引用类型的方法以及数组静态初始化等内容。希望对读者有一定的参考价值。 ... [详细]
author-avatar
DZ---Shanghai
这个家伙很懒,什么也没留下!
PHP1.CN | 中国最专业的PHP中文社区 | DevBox开发工具箱 | json解析格式化 |PHP资讯 | PHP教程 | 数据库技术 | 服务器技术 | 前端开发技术 | PHP框架 | 开发工具 | 在线工具
Copyright © 1998 - 2020 PHP1.CN. All Rights Reserved | 京公网安备 11010802041100号 | 京ICP备19059560号-4 | PHP1.CN 第一PHP社区 版权所有