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数据结构之栈

前面说完了数组和列表两个常用的数据结构,虽然它们的实现代码还很粗糙,但是不妨碍自己对数据结构的深入理解,接下来就说一说栈(stack)

栈,可以用一个很常见的事物来说明,比如我们放了一摞盘子,如果我们想取走下面的某一个盘子,就必须先将上面的盘子挨个移走才可以,跟小时候玩的汉诺塔益智游戏是一样的结构, 也就是后放上去的先拿出来,先放进去的后拿出来。

从栈的特性上来看,栈是一种受限制的线性表,它只允许在一端进行插入和删除操作,在功能实现上完全可以用数组和链表来代替,但是栈也有它自己的好处,因为只允许在一端进行插入和删除,它所暴露的操作接口就比数组和链表少很多,也就更加安全,牺牲了灵活性而增加了安全性。

对于栈来说,需要进行的操作只有两种,入栈和出栈,即在栈顶进行插入和删除操作,它们所涉及到的数据变化是个别数据的操作,而且入栈和出栈也就只有对栈顶元素操作时的几个临时变量,所以它的时间复杂度和空间复杂度均为O(1)。

在代码实现上,它既可以使用数组来实现,也可以使用链表来实现,用数组实现的栈,我们叫作顺序栈,用链表实现的栈,我们叫作链式栈。

这里还会涉及到的一个方法就是如何对栈进行动态扩容,对于链式栈来说,虽然不存在受固定大小的限制,但是大量的next指针,对内存的消耗也是比较巨大的。

动态扩容就是在空间不够时,重新创建一块比当前内存空间大的空间,然后将所有的数据都拷贝过去,这样就实现了动态扩容,一般新创建的内存空间的大小都是之前空间大小的0.5倍或1倍。

大致的过程如下图所示

在对于栈的理解当中,还要注意一点,内存中的栈与数据结构中的栈是完全不同的两个概念,需要特别注意一下

引用自极客时间- 阿杜S考特

内存中的堆栈和数据结构堆栈不是一个概念,可以说内存中的堆栈是真实存在的物理区,数据结构中的堆栈是抽象的数据存储结构。
内存空间在逻辑上分为三部分:代码区、静态数据区和动态数据区,动态数据区又分为栈区和堆区。
代码区:存储方法体的二进制代码。高级调度(作业调度)、中级调度(内存调度)、低级调度(进程调度)控制代码区执行代码的切换。
静态数据区:存储全局变量、静态变量、常量,常量包括final修饰的常量和String常量。系统自动分配和回收。
栈区:存储运行方法的形参、局部变量、返回值。由系统自动分配和回收。
堆区:new一个对象的引用或地址存储在栈区,指向该对象存储在堆区中的真实数据。

对于栈的说明就这么多,接下来就是尝试对它进行代码实现。


参考文档:

极客时间-数据结构与算法之美