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Java栈和队列：实现及应用

2023-06-12 13:39:29 深夜i -- --

Java栈 Java队列数据结构

在Java编程中，栈和队列是非常重要的数据结构，可以帮助我们更加高效地处理数据。本文将介绍Java栈和队列的实现方法，并探讨它们在实际应用中的应用场景。

一、Java栈的实现

Java栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，可以通过数组或链表实现。下面是一个基于数组的Java栈的实现案例：


public class Stack {
  private Object[] elementData;
  private int size;
  public Stack(int capacity) {
    elementData = new Object[capacity];
  }
  public void push(Object obj) {
    if (size == elementData.length) {
      throw new RuntimeException("Stack is full.");
    }
    elementData[size++] = obj;
  }
  public Object pop() {
    if (size == 0) {
      throw new RuntimeException("Stack is empty.");
    }
    return elementData[--size];
  }
  public Object peek() {
    if (size == 0) {
      throw new RuntimeException("Stack is empty.");
    }
    return elementData[size - 1];
  }
  public boolean isEmpty()
    return size == 0;
  
}

二、Java队列的实现

Java队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，同样可以通过数组或链表实现。下面是一个基于链表的Java队列的实现案例：


public class Queue {
  private Node head;
  private Node tail;
  private class Node
    private Object val;
    private Node next;
  
  public void enqueue(Object obj) {
    Node newNode = new Node();
    newNode.val = obj;
    if (head == null)
      head = newNode;
      tail = newNode;
     else
      tail.next = newNode;
      tail = tail.next;
    
  }
  public Object dequeue() {
    if (head == null) {
      throw new RuntimeException("Queue is empty.");
    }
    Object val = head.val;
    head = head.next;
    if (head == null)
      tail = null;
    
    return val;
  }
  public Object peek() {
    if (head == null) {
      throw new RuntimeException("Queue is empty.");
    }
    return head.val;
  }
  public boolean isEmpty()
    return head == null;
  
}

三、栈和队列的应用场景

1.栈的应用场景

（1）计算表达式：使用栈可以方便地计算表达式中的优先级顺序。

（2）浏览器的“前进”和“后退”功能：使用两个栈分别保存浏览历史记录。

（3）括号匹配：使用栈可以判断括号是否匹配，并计算括号嵌套的深度。

2.队列的应用场景

（1）生产者消费者模型：使用队列可以实现生产者和消费者之间的数据交换。

（2）排队系统：使用队列可以实现排队等候处理机器。

（3）广度优先搜索：使用队列可以保存搜索的节点，并按照广度优先的顺序进行搜索。

四、总结

Java栈和队列是非常重要的数据结构，本文介绍了它们基于数组和链表的实现方法，并介绍了它们在实际应用中的应用场景。在开发过程中，我们可以根据实际需求选择不同的实现方式来构建栈和队列。

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