学习栈和队列的插入和删除操作
目录
- 栈
- 举例
- 插入
- 删除
- java代码
- 举例
- 队列
- 举例
- 插入
- 删除
- java代码
- 循环队列
- 插入
- 删除
- 举例
- 数组和链表都是线性表。
- 栈和队列作用：限制线性表的插入和删除。
栈
- 特点：先进后出，可以倒叙输出。
- 插入的一端叫栈顶，对应的的另一端不变化叫栈底。
- 只能从栈顶插入，从栈顶删除。
- 只能查看栈顶的元素。
- 插入和删除都能达到的时间复杂度是O(1)。
举例
插入
如果用链表插入使用头插法、尾插法。
底层用数组造一个栈，用数组需要提前开辟好空间。
- 定义一个游标栈顶，指向最底层；
- 栈顶+1，指向要存储数据的位置，把数据放入；
- 栈顶+1，指向要存储数据的位置，把数据放入；
- ……，把所有的数据都放入。
总结：
- 插入：栈顶++，插入数据
- 判断栈满：栈顶arr.length-1是否相等，也可以进行扩容
删除
总结：
- 删除：取出数据，栈顶–
- 判断栈空：栈顶==-1
java代码：
package com.xxx;public class Stack {int[] arr = new int[5];int top = -1;//初始化栈为空//入栈public void push(int num) {if (isFull()) {System.out.println("栈满考虑扩容");return;}top++;arr[top] = num;}//栈满 栈满true 否则falsepublic boolean isFull() {return top==arr.length-1;}//出栈public int pop() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("栈空没有数据");//运行时异常}int num = arr[top];top--;return num;}//栈空 栈空true 否则falsepublic boolean isEmpty() {return top==-1;}public static void main(String[] args) {Stack stack = new Stack();stack.push(1);stack.push(6);stack.push(8);stack.push(4);stack.push(2);stack.push(9);System.out.println(stack.pop());System.out.println(stack.pop());System.out.println(stack.pop());System.out.println(stack.pop());System.out.println(stack.pop());System.out.println(stack.pop());}
}
输出结果
栈满考虑扩容//栈数组长度位5，但插入了6个数据，最后一个数据没有插入
2
4
8
5
1//栈先进后出取出的数据
Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: 栈空没有数据at com.zcm.栈.Stack.pop(Stack.java:24)at com.zcm.栈.Stack.main(Stack.java:58)//栈插入了5个数据，但取出语句有6个，将5个数据都取出后，最有一个取出语句会报栈空
队列
- 特点：先进先出。
- 从队尾插入，从队头删除。
- 只能查看队头的元素。
队列也是造出来的，用数组、链表都可以。
举例
插入
底层还是用数组来造。
- 定义两个游标：队头front和队尾rear，当前没有任何数据，默认初始值指向-1；
- 插入数据，队尾rear++，指向要插入的位置，插入数据1；
- 队尾rear++，指向要插入的位置，插入数据2；
- ……，把所有的数据都放入。
总结：
- 插入：队尾++，插入数据
- 队满：rear==arr.length-1
删除
- 取出数据，队头front++，指向要取出数据的位置，取出数据1；
- 队头front++，指向要取出数据的位置，取出数据2；
- ……，把所有数据取出及完成。
总结：
- 取出：对头++，取出数据
- 队空：rear==front
java代码：
package com.xxx;public class Queue {int[] arr = new int[5];int front = -1;int rear = -1;//入队public void add(int num) {if (isFull()) {System.out.println("队满考虑扩容");return;}rear++;arr[rear] = num;}//队满public boolean isFull() {return rear==arr.length-1;}//出队public int remove() {if(isEmpty()) {throw new RuntimeException("队空异常");}front++;return arr[front];}//队空public boolean isEmpty() {return rear==front;}public static void main(String[] args) {Queue queue = new Queue();queue.add(1);queue.add(2);queue.add(3);queue.add(4);queue.add(5);queue.add(6);System.out.println(queue.remove());System.out.println(queue.remove());System.out.println(queue.remove());System.out.println(queue.remove());System.out.println(queue.remove());System.out.println(queue.remove());}
}
输出结果
队满考虑扩容//队列数组长度位5，但插入了6个数据，最后一个数据没有插入
1
2
3
4
5//队列先进先出取出的数据
Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: 队空异常at com.zcm.队列.Queue.remove(Queue.java:32)at com.zcm.队列.Queue.main(Queue.java:58)//队列插入了5个数据，但取出语句有6个，将5个数据都取出后，最有一个取出语句会报队列空
循环队列
插入
在上面中取出了所有的数据，那么还想在插入数据如何操作呢？
（队尾++）%arr.length，取余可以插入数据。
- 在上图插入结束中可以看出队尾rear指向下标位4的位置，（队尾rear++）%arr.length为（4+1）➗5余0，队尾rear指向下标为0的位置，继续插入数据；
- （队尾rear++）%arr.length为（0+1）➗5余1，队尾rear指向下标为1的位置，继续插入数据；
- ……，直到空间插满数据。
总结：
- 插入：取余：（队尾++）%arr.length，插入数据
- 队满：front==rear
删除
- 在上图删除结束中可以看出队头front指向下标位4的位置，（队头front++）%arr.length为（4+1）➗5余0，队头front指向下标为0的位置，继续取出数据；
- （队头front++）%arr.length为（0+1）➗5余1，队头front指向下标为1的位置，继续取出数据；
- ……，直到把所有数据取出为止。
总结：
- 取出：取余：（队头++）%arr.length，取出数据
- 队空：front==rear
在循环队列中，可以看出队空和队满都是front==rear，如何解决这个问题？
方法一： 空余一个数据不存
- 空余一个空间不存数据，队满：front==rear+1；
- 队空：front==rear。
方法二： 借助标识，flag=1或flag=0
| 标识 | |
|---|---|
| 插入：取余：（队尾++）%arr.length，插入数据 | flag=1 |
| 队满：front==rear | flag=1 |
| 取出：取余：（队头++）%arr.length，取出数据 | flag=0 |
| 队空：front==rear | flag=0 |