栈和队列基础知识

1.栈

 栈是一种数据结构，在实际问题中有许多应用场景。

 关于栈的知识：

        1.栈遵循先入后出，后入先出的原则。

        2.向栈中添加数据称为入栈，删除数据称为出栈。

        3.栈中添加数据的一端称为栈顶，另一端称为栈底。

大致理解如图：

                 

栈的实现：

        栈的实现可分为两种：

        1）数组实现：

                我们可以用一个数组来模拟栈容器，用一个栈顶指针来完成入栈出栈的 *** 作。

                当指针等于栈长度时，栈满；当指针等于负一时，栈空。

         2）链表实现：

                用链表的next指针指向上次入栈的元素，只需保存最后一次存入节点作为栈顶；

        注意：用数组实现栈时，栈的大小为固定的，需预估计或栈满时扩容。

2.队列

队列在我们实际生活有很多应用场景，类似于排队，先入先出。

 队列的实现：

        队列的实现也分为两种：

        1）数组实现：

                数组实现队列需要一点知识储备：数组环形存储数据。  

               ​​​ 

                当我们存储满数据时，如果想继续存储而不考虑之前存储的数据时，我们

                可以继续从底部存储，如图：

                

                其中 index = （index+1）%（int[].length）；

                当我们了解这种存储方式后，用数组实现队列就容易了许多。

                用H表示队头，T表示队尾。 

                当T等于H时表示队列空； 

                   

               当 (H+1)%(int[].length)等于T时，表示队列满。

                

               如你所见，这种算法会浪费一个空间作为判断条件。但对于绝大多数情况下，

               一个单位的空间所占空间并不会造成多大的浪费，重点是简单（其实我也没

                想到不浪费的 ：）。

                这个的java代码实现为：             

public class ArrQueue {
    int it[];
    int head = 0;
    int tail = 0;
    //无参构造，这里为了方便使用，声明数组长度加一。
    //可以达到队列长度即为无参构造输入的length。
    public ArrQueue(int length){
        it = new int[length+1];
    }
    //入队列
    public void enter(int i){
        if(!isFull()) {
            head = (head+1)%it.length;
            it[head] = i;
        }
        else throw new RuntimeException("队列满!");
    }
    //出队列
    public int out(){
        if(!isEmpty()){
            tail = (tail+1)%it.length;
            return it[tail];
        }
        else throw new RuntimeException("队列空!");
    }
    public boolean isFull(){
        return (head+1)%it.length == tail;
    }
    public boolean isEmpty(){
        return head == tail;
    }
}

         2）链表实现：

         队列链表实现即为正常链表实现，只需保存头节点做队头、尾节点作为队尾。

        注意：

                1.数组实现的队列，大小固定。

                2.链表实现的队列虽然大小不限，但在实现的过程中需一直创建对象。

                   要注意垃圾清理和效率问题。