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栈
public interface MyStack<Item> extends Iterable<Item> {
MyStack<Item> push(Item item);
Item pop() throws Exception;
boolean isEmpty();
int size();
}
1. 数组实现
public class ArrayStack<Item> implements MyStack<Item> {
// 栈元素数组，只能通过转型来创建泛型数组
private Item[] a = (Item[]) new Object[1];
// 元素数量
private int N = 0;
@Override
public MyStack<Item> push(Item item) {
check();
a[N++] = item;
return this;
}
@Override
public Item pop() throws Exception {
if (isEmpty()) {
throw new Exception("stack is empty");
}
Item item = a[--N];
check();
// 避免对象游离
a[N] = null;
return item;
}
private void check() {
if (N >= a.length) {
resize(2 * a.length);
} else if (N > 0 && N <= a.length / 4) {
resize(a.length / 2);
}
}
/**
* 调整数组大小，使得栈具有伸缩性
*/
private void resize(int size) {
Item[] tmp = (Item[]) new Object[size];
for (int i = 0; i < N; i++) {
tmp[i] = a[i];
}
a = tmp;
}
@Override
public boolean isEmpty() {
return N == 0;
}
@Override
public int size() {
return N;
}
@Override
public Iterator<Item> iterator() {
// 返回逆序遍历的迭代器
return new Iterator<Item>() {
private int i = N;
@Override
public boolean hasNext() {
return i > 0;
}
@Override
public Item next() {
return a[--i];
}
};
}
}
2. 链表实现
需要使用链表的头插法来实现，因为头插法中最后压入栈的元素在链表的开头，它的 next 指针指向前一个压入栈的元素，在弹出元素时就可以通过 next 指针遍历到前一个压入栈的元素从而让这个元素成为新的栈顶元素。
public class ListStack<Item> implements MyStack<Item> {
private Node top = null;
private int N = 0;
private class Node {
Item item;
Node next;
}
@Override
public MyStack<Item> push(Item item) {
Node newTop = new Node();
newTop.item = item;
newTop.next = top;
top = newTop;
N++;
return this;
}
@Override
public Item pop() throws Exception {
if (isEmpty()) {
throw new Exception("stack is empty");
}
Item item = top.item;
top = top.next;
N--;
return item;
}
@Override
public boolean isEmpty() {
return N == 0;
}
@Override
public int size() {
return N;
}
@Override
public Iterator<Item> iterator() {
return new Iterator<Item>() {
private Node cur = top;
@Override
public boolean hasNext() {
return cur != null;
}
@Override
public Item next() {
Item item = cur.item;
cur = cur.next;
return item;
}
};
}
}
队列
下面是队列的链表实现，需要维护 first 和 last 节点指针，分别指向队首和队尾。
这里需要考虑 first 和 last 指针哪个作为链表的开头。因为出队列操作需要让队首元素的下一个元素成为队首，所以需要容易获取下一个元素，而链表的头部节点的 next 指针指向下一个元素，因此可以让 first 指针链表的开头。
public interface MyQueue<Item> extends Iterable<Item> {
int size();
boolean isEmpty();
MyQueue<Item> add(Item item);
Item remove() throws Exception;
}
public class ListQueue<Item> implements MyQueue<Item> {
private Node first;
private Node last;
int N = 0;
private class Node {
Item item;
Node next;
}
@Override
public boolean isEmpty() {
return N == 0;
}
@Override
public int size() {
return N;
}
@Override
public MyQueue<Item> add(Item item) {
Node newNode = new Node();
newNode.item = item;
newNode.next = null;
if (isEmpty()) {
last = newNode;
first = newNode;
} else {
last.next = newNode;
last = newNode;
}
N++;
return this;
}
@Override
public Item remove() throws Exception {
if (isEmpty()) {
throw new Exception("queue is empty");
}
Node node = first;
first = first.next;
N--;
if (isEmpty()) {
last = null;
}
return node.item;
}
@Override
public Iterator<Item> iterator() {
return new Iterator<Item>() {
Node cur = first;
@Override
public boolean hasNext() {
return cur != null;
}
@Override
public Item next() {
Item item = cur.item;
cur = cur.next;
return item;
}
};
}
}
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