Java資料結構漫談-Stack，java漫談-stack

Java資料結構漫談-Stack，java漫談-stack

Stack(棧)是一種比較典型的資料結構，其元素滿足後進先出(LIFO)的特點。

Java中Stack的實現繼承自Vector，所以其天然的具有了一些Vector的特點，所以棧也是安全執行緒的。

class Stack<E> extends Vector<E> {

事實上，除了繼承自Vector的那些方法之外，Stack只提供了5個方法：

    public E push(E item) {        addElement(item);        return item;    }    public synchronized E pop() {        E       obj;        int     len = size();        obj = peek();        removeElementAt(len - 1);        return obj;    }    public synchronized E peek() {        int     len = size();        if (len == 0)            throw new EmptyStackException();        return elementAt(len - 1);    }    public boolean empty() {        return size() == 0;    }    public synchronized int search(Object o) {        int i = lastIndexOf(o);        if (i >= 0) {            return size() - i;        }        return -1;    }

push函數是用來向Stack的頂部壓入一個元素，影響其效能的是 addElement的效能：

    public synchronized void addElement(E obj) {        modCount++;        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);        elementData[elementCount++] = obj;    }

可以看出，其方法是在Vector的最後加入一個元素，其時間複雜度是o(1)。

peek函數是從查看棧頂元素，但是不刪除。其效能主要是由Vector的elementAt函數決定的：

    public synchronized E elementAt(int index) {        if (index >= elementCount) {            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);        }        return elementData(index);    }    E elementData(int index) {        return (E) elementData[index];    }

由於Vector的底層是數組實現的，通過下標可以直接進行定位，所以peek的時間複雜度也是o(1)。

pop函數是移除並擷取到棧頂元素，在源碼中可以看到，這裡調用peek擷取了棧頂元素，使用removeElementAt來刪除棧頂元素，這個函數也正是決定pop效能的關鍵：

    public synchronized void removeElementAt(int index) {        modCount++;        if (index >= elementCount) {            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +                                                     elementCount);        }        else if (index < 0) {            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);        }        int j = elementCount - index - 1;        if (j > 0) {            System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);        }        elementCount--;        elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */    }

咋一看來，這裡刪除一個元素之後，都會對數組中的元素進行複製調整，時間複雜度是o(n)，但是考慮到傳進來的index值的特殊性：

index = elementCount -1；

這樣的話if(j>0)的條件永遠都不會成立，因為j永遠都是0，中間複製調整元素的操作就避免了，僅僅是在最後把Vector最後的值賦值為null，時間複雜度是o(1)。

search是尋找一個元素在Stack中的index，這裡起作用的是Vector的lastIndexOf函數，代碼如下：

    public synchronized int lastIndexOf(Object o) {        return lastIndexOf(o, elementCount-1);    }    public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {        if (index >= elementCount)            throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);        if (o == null) {            for (int i = index; i >= 0; i--)                if (elementData[i]==null)                    return i;        } else {            for (int i = index; i >= 0; i--)                if (o.equals(elementData[i]))                    return i;        }        return -1;    }

可以看出，尋找的過程是從後向前，挨個比較，其時間複雜度必然是o(n)。

 

Stack是Vector的子類，所以Vector的函數這裡也適用，這裡不再贅述，在Vector相關的介紹文章中會有。

Stack是安全執行緒的，所以其效能必然受到影響，如果需要使用一個非安全執行緒的Stack，可以直接使用LinkedList，LinkedList本身提供的方法就包含了Stack的操作。