数据结构-线性表-栈和队列

栈和队列

栈和队列是操作受到限制的线性表

栈的定义

• 栈（stack）又称堆栈，它是运算受限的线性表
• 只能在表的一端进行插入和删除操作， 不允许在其他任何位置进行插入、查找、删除等操作
• 表中进行插入和删除操作的一端称为栈顶（top），另一端称为栈底（bottom）
• 当栈中没有数据元素时称为空栈
• 向一个栈中插入元素称为入栈
• 从一个栈中删除元素称为出栈
• 由于栈的插入和删除操作仅在栈顶进行，后进栈的元素必定先出栈，所以又把堆栈称为后进先出表（Last In First Out，简称LIFO）

栈的专业词汇：push入栈、pop出栈、peek获取栈顶元素

栈的存储结构

和线性表类似，堆栈也有两种基本的存储结构：顺序存储结构和链式存储结构

• 顺序栈
• 链栈

队列定义

• 队列（queue）简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表
• 仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除
• 在队列中把插入数据元素的一端称为队尾（rear），删除数据元素的一端称为队首（front）
• 向队尾插入元素称为入队，新元素入队后称为新的队尾元素
• 从队列中删除元素称为出队，元素出队后，其后续元素成为新的队首元素
• 由于队列的插入和删除操作分别在队尾和队首进行，每个元素必然按照进入的次序离队，也就是说先进队的元素必然先离队，所以称队列为先进先出表（First In First Out，FIFO）

队列的存储结构

• 顺序队列

  • 方法一：使用数组作为存储结构

    • 
    • 缺点：通过出队操作将数据弹出队列后，front之前的空间不能再次得到，会导致大量空间丢失

  • 方法二：使用循环数组作为存储结构

    • 在循环数组中，末尾元素的下一个元素不是数组外，而是数组的头元素，这样就能再次使用front之前的存储空间了

• 链式队列

  • 可以使用单链表实现（带头节点）
  • 链表的头部作为队首，链表的尾部作为队尾
  • 一共设置两个指针，一个队首指针和一个队尾指针
  • 队首指针指向队首元素的前一个结点，即始终指向链表中空的头结点；队尾指针指向队列当前队尾元素所在结点
  • 当队列为空时，队首指针和队尾指针都指向空的头结点
  • 

• 双端队列（double ended queue）

  • 双端队列指两端都可以进行出队和入队操作的队列，将队列的两端分别称为前端和后端
  • 双端队列进队时，前端进的元素排在队列中后端进的元素的前面，后端进的元素排在队列中前端进的元素的后面
  • 双端队列出队时，无论前端出还是后端出，先出的元素排在后出的元素的前面
  • 

  • 输出受限的双端队列，即一个端点可以插入和删除，另一个端点只能插入

    • 

  • 输入受限的双端队列，即一个端点可以插入和删除，另一个端点只能删除

    • 
  • 双端队列既可以用来实现队列，也可以用来实现栈（只操作一端就是栈了，Java中就是这样做的）

Java中的栈和队列类

• Stack类：栈类，过时，因为他的父类Vector过时
• Queue类：队列类（接口）

• Deque类：双端队列（接口，栈操作使用，当成栈）

  • 
  • LinkedList即可以当线性表，又可以当栈，还可以当队列
• Java中实现栈和队列操作都可以通过使用LinkedList类实现，底层使用的是链表

借助栈实现十进制转换二进制

public class TestConvert {
    public static void main(String[] args) {
        int t = 13;
        int n = t;
        //定义空栈，存放余数
        Deque deque = new LinkedList();
        do {
            int mod = n % 2;
            //余数入栈
            deque.push(mod);
            n = n / 2;
        }while (n != 0);
        //打印结果
        System.out.print(t+"---->");
        while (!deque.isEmpty()){
            System.out.print(deque.pop());
        }
    }
}