数据结构：栈和队列 - 详解

1.栈（Stack）

1.1 概念

栈，它是一种特殊的线性表，是一种遵循后进先出（LIFO）原则的线性数据结构，仅允许在栈顶进行插入（入栈）和删除（出栈）操作。它只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。用图片表述可看成是这样：

1.2 常用方法

栈与顺序表一样，它也有一些内置的方法，这些方法我们需要去掌握，经常会用上。需要使用的时候就还是按 对象.方法 的用法去使用。

方法	功能
Stack()	构造一个空的栈
push(e)	将e入栈
pop()	将栈顶元素出栈
peek()	获取栈顶元素
int size()	获取栈中元素个数
boolean empty()	检测栈是否为空

想创建栈的话，通用的语句是 Stack<Character> stack = new Stack<>(); 这里的stack是一个变量。

1.3 选择题练习

下来我们先练习一下，方便快速掌握：

1. 若进栈序列为 1,2,3,4 ，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（）

A: 1,4,3,2 B: 2,3,4,1 C: 3,1,4,2 D: 3,4,2,1

2.一个栈的初始状态为空。现将元素1、2、3、4、5、A、B、C、D、E依次入栈，然后再依次出栈，则元素出栈的顺序是（）。

A: 12345ABCDE B: EDCBA54321 C: ABCDE12345 D: 54321EDCBA

答案如下：

1. C 2. B

2. 队列（Quece）

2.1 概念

与栈相似，队列是只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，但是队列具有的是先进先出的特性。

2.2 常用方法介绍

方法	功能
boolean offer(e)	入队列
poll()	出队列
peek()	获取队头元素
int size()	获取队列元素个数
boolean isEmpty()	检测队列是否为空

所以可以看到，栈和队列的方法大都很相似，还是容易去记的。

注意：Queue是个接口，在实例化时必须实例化LinkedList的对象，因为LinkedList实现了Queue接口。如果需要实例化一个队列时，举例如下：

例：Queue<Integer> quece = new LinkedList<>();

2.3 双端队列

双端队列（deque）是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，deque 是 “double ended queue” 的简称。这就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队。

Deque是一个接口，使用时必须创建LinkedList的对象。

在实际工程中，使用Deque接口是比较多的，栈和队列均可以使用该接口，实例化格式如下：

Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();//双端队列的线性实现

Deque<Integer> queue = new LinkedList<>();//双端队列的链式实现

3. OJ题练习

主要的知识已经陈述完毕，下面就是运用这些方法和类去做做题了。

20. 有效的括号 - 力扣（LeetCode）

思路：利用栈的特点，如果是左括号就入栈，如果是右括号那我们就peek一下栈顶节点判断是否能构成一组，不能就直接return false。然后就是排查特殊情况：

1. 在入栈过程中可能该字符串只有左括号，那么在入栈的过程中一定会把该字符串加完，所以最后我们要判断一下栈是否为空，如果是true的话那栈里面肯定没有括号存在。栈为空就是true，反之false。

2. 在不断入栈过中，如果该字符串是右括号但是此时栈为空，就说明它不可能会有对应的左括号存在，此时我们也直接返回false。

参考答案：

Stack stack = new Stack<>();
        for(int i = 0;i < s.length();i++){
            char a = s.charAt(i);
            if(a == '(' || a == '{' || a == '['){
                stack.push(a);
                continue;
            }else{
                 if(stack.empty()){
                 return false;
                 }
                 char b = stack.peek();
                if(b == '(' && a == ')'
                || b == '{' && a == '}'
                || b == '[' && a == ']'){
                    stack.pop();
                 }else{
                     return false;
                 }
            }
        }
        if(stack.empty()){
            return true;
        }
            return false;

栈的压入、弹出序列_牛客题霸_牛客网