数据结构青铜到王者第六话---栈(Stack)
目录
一、栈(Stack)
1、概念
2、栈的使用
3、栈的模拟实现
4、栈的应用场景（练习）
4.1将递归转化为循环
4.2括号匹配
4.3逆波兰表达式求值
4.4出栈入栈次序匹配
4.5最小栈
5、概念区分
一、栈(Stack)
1、概念
栈：一种特殊的线性表，其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。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（Last In First Out）的原则。
压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。
出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶。
在现实生活中，也有这样的例子，如猎枪的子弹，羽毛球筒里的羽毛球，都和栈一样后进先出。
（同样的，不一定是进一个出一个，顺序可以是随机的，根据需求来）
2、栈的使用
public static void main(String[] args) {Stack<Integer> s = new Stack();s.push(1);s.push(2);s.push(3);s.push(4);System.out.println(s.size()); // 获取栈中有效元素个数---> 4System.out.println(s.peek()); // 获取栈顶元素---> 4s.pop(); // 4出栈，栈中剩余1 2 3，栈顶元素为3System.out.println(s.pop()); // 3出栈，栈中剩余1 2 栈顶元素为3if(s.empty()){System.out.println("栈空");}else{System.out.println(s.size());}}3、栈的模拟实现
从上图中可以看到，Stack继承了Vector，Vector和ArrayList类似，都是动态的顺序表，不同的是Vector是线程安全的。（线程安全会在后面的EE进阶里面讲到）
public class MyStack {int[] array;int size;public MyStack(){array = new int[3];}public int push(int e){ensureCapacity();array[size++] = e;return e;}public int pop(){int e = peek();size--;return e;}public int peek(){if(empty()){throw new RuntimeException("栈为空，无法获取栈顶元素");}return array[size-1];}public int size(){return size;}public boolean empty(){return 0 == size;}private void ensureCapacity(){if(size == array.length){array = Arrays.copyOf(array, size*2);}}
}4、栈的应用场景（练习）
（多练！！！多练！！！多练！！！）
4.1将递归转化为循环
如：逆序打印链表
// 递归方式
void printList(Node head){if(null != head){printList(head.next);System.out.print(head.val + " ");}}// 循环方式
void printList(Node head){if(null == head){return;}Stack<Node> s = new Stack<>();// 将链表中的结点保存在栈中Node cur = head;while(null != cur){s.push(cur);cur = cur.next;}// 将栈中的元素出栈while(!s.empty()){System.out.print(s.pop().val + " ");}
}4.2括号匹配
（20. 有效的括号 - 力扣（LeetCode））
这题就可以通过栈的形式解决问题，首先判断字符串的长度，若是奇数则直接返回false。接着创建一个哈希表，用来存储每一种括号。哈希表的键为右括号，值为相同类型的左括号。
创建一个栈，将字符依次放入栈，放入前与栈顶进行比较，若是构成一对则弹出栈顶，这个字符也不用入栈，直接跳过。循环执行，直到遍历完整个字符串。再去判断栈是否为空，若为空则有效。
class Solution {public boolean isValid(String s) {int n = s.length();if (n % 2 == 1) {return false;}Map<Character, Character> pairs = new HashMap<Character, Character>() {{put(')', '(');put(']', '[');put('}', '{');}};Deque<Character> stack = new LinkedList<Character>();for (int i = 0; i < n; i++) {char ch = s.charAt(i);if (pairs.containsKey(ch)) {if (stack.isEmpty() || stack.peek() != pairs.get(ch)) {return false;}stack.pop();} else {stack.push(ch);}}return stack.isEmpty();}
}4.3逆波兰表达式求值
（150. 逆波兰表达式求值 - 力扣（LeetCode））
逆波兰表达式也可以称作后缀算术表达式。举个简单的例子：
((2 + 1) * 3) = 9这是我们常见的表达式，其实这就是中缀表达式，我们将运算符移动到向外一层的括号后面，得到"2","1","+","3","*"这和起来就是后缀表达式，用后缀表达式就可以借助栈求解了。
我们直接创建一个栈，将所有的字符循环放进栈中，若是数字就依次堆叠，若是符号就在栈顶弹出两个数进行运算，并将运算结果重新放到栈顶。往复循环，直到遍历完整个数组，这是栈顶就是结果（此时栈内只有一个元素了）
class Solution {public int evalRPN(String[] tokens) {Deque<Integer> stack = new LinkedList<Integer>();int n = tokens.length;for (int i = 0; i < n; i++) {String token = tokens[i];if (isNumber(token)) {stack.push(Integer.parseInt(token));} else {int num2 = stack.pop();int num1 = stack.pop();switch (token) {case "+":stack.push(num1 + num2);break;case "-":stack.push(num1 - num2);break;case "*":stack.push(num1 * num2);break;case "/":stack.push(num1 / num2);break;default:}}}return stack.pop();}public boolean isNumber(String token) {return !("+".equals(token) || "-".equals(token) || "*".equals(token) || "/".equals(token));}
}4.4出栈入栈次序匹配
（栈的压入、弹出序列_牛客题霸_牛客网）
这题的思路其实很明确，想要判断出栈入栈匹配，只需要创建一个栈，进行入栈操作，同时和出栈序列进行比较，相同则出栈。最后返回stack.empty()（这个方法，如果栈为空，就返回true，不为空返回false）
public boolean IsPopOrder(int [] pushV,int [] popV) {Stack<Integer> stack = new Stack<>();int j = 0;for(int i = 0; i< pushV.length;i++) {stack.push(pushV[i]);while(!stack.empty() && j < popV.length &&stack.peek() == popV[j]) {stack.pop();j++;}}return stack.empty();}4.5最小栈
（155. 最小栈 - 力扣（LeetCode））
对于栈来说，如果一个元素 a 在入栈时，栈里有其它的元素 b, c, d，那么无论这个栈在之后经历了什么操作，只要 a 在栈中，b, c, d 就一定在栈中，因为在 a 被弹出之前，b, c, d 不会被弹出。
因此，在操作过程中的任意一个时刻，只要栈顶的元素是a，那么我们就可以确定栈里面现在的元素一定是 a, b, c, d。
那么，我们可以在每个元素 a 入栈时把当前栈的最小值 m 存储起来。在这之后无论何时，如果栈顶元素是 a，我们就可以直接返回存储的最小值 m.
按照上面的思路，我们可以使用一个辅助栈，与元素栈同步插入与删除，用于存储与每个元素对应的最小值。
当一个元素要入栈时，我们取当前辅助栈的栈顶存储的最小值，与当前元素比较得出最小值，将这个最小值插入辅助栈中；
当一个元素要出栈时，我们把辅助栈的栈顶元素也一并弹出；
在任意一个时刻，栈内元素的最小值就存储在辅助栈的栈顶元素中。
class MinStack {Deque<Integer> xStack;Deque<Integer> minStack;public MinStack() {xStack = new LinkedList<Integer>();minStack = new LinkedList<Integer>();minStack.push(Integer.MAX_VALUE);}public void push(int x) {xStack.push(x);minStack.push(Math.min(minStack.peek(), x));}public void pop() {xStack.pop();minStack.pop();}public int top() {return xStack.peek();}public int getMin() {return minStack.peek();}
}5、概念区分
栈、虚拟机栈、栈帧有什么区别呢？
