棧和隊列，隊列

棧和隊列，隊列

一、棧

1．棧的定義

     棧是一種線性表，一種抽象資料類型，它只允許在一端進行插入或刪除操作。又叫做LIFO（後進先出）線性表。

     棧的基本操作有入棧push和出棧pop，棧頂top指的是進行操作的一端。，只有棧頂元素可以訪問。進棧次序為a1、a2、a3、a4、a5，出棧次序為a5、a4、a3、a2、a1

 

2．棧的實現

     棧是受限的線性表，因此任何實現表的方法都能實現棧，主要就是順序棧和鏈棧。

2.1 順序棧

     使用數組存放棧的資料元素，設有一個頭指標top執行棧頂，初始時為top=0，順序棧的實現代碼：

進棧：先放在top+1

public void push(T item){    if(top >= capacity) return;    items[top] = item;    top ++;}

出棧：先top-1再取

public T pop(){    if(top < 0) return null;    return (T) items[--top];}

2.2 鏈棧

     通常採用單鏈表實現，所有的操作都在表頭進行。棧節點為：

private class Node{    T item;    Node next;}

     鏈棧的實現代碼，有一個頭指標top，只能用top指標執行push、pop（插入刪除）

進棧：頭插法

public void push(T item){    Node old = top;    top = new Node();    top.item = item;    top.next = old;    count++;}

出棧：取時只需把top節點指向下個節點即可

public T pop(){    T item = top.item;    top = top.next;    count--;    return item;}

二、隊列1．隊列

     只在一端插入，另一端刪除的線性表，類似於日常的排隊，特性是先進先出FIFO。其中有兩個指標，頭指標head和尾指標tail，在tail插入，在head讀取。

 

2．隊列的實現2.1 順序儲存

      使用數組，初始狀態時，head=tail=0；當tail==MaxSize時，並不能說明隊列滿了，當head指標為tail的前一個位置，此時隊列中只有一個元素，但沒滿，這時入隊出現上溢出，這時一種假溢出。

2.1.1 迴圈隊列

      也稱環形隊列，環形緩衝區，臆造一個環狀的空間，當隊頭或隊首指標達到最大時，重設為零，可以使用取餘運算實現，（也能不用取餘）。

取餘運算：

初始時，head = tail = 0;隊首加1，head = (head + 1) % MaxSize;隊尾加1，tail = (tail + 1) % MaxSize;隊列長度，(tail + MaxSize - head) % MaxSize;

不使用取餘：

     以RingBuffer環形緩衝區為例，具體代碼在GitHub，其中入隊和出隊的代碼如下，沒使用模數運算，（對電腦來說，加1減1比模數簡單）

入隊：

public boolean put(T item){    int next = tail + 1;    if(next >= bufferSize){        next = 0;    }    if(next == head){        lost++;        return false;    }    rBuffer[next] = item;    tail = next;    return true;} 

出隊：

public T get(){    if(head == tail){        return null;    }    @SuppressWarnings("unchecked")    T item = (T) rBuffer[head];    rBuffer[head] = null;        if(++head >= bufferSize){        head = 0;    }    return item;}

2.2鏈式儲存

鏈隊列，使用一個帶有隊頭head和隊尾tail指標的單鏈表，在head讀取，在tail插入。節點類型如下：

private Node head; // 隊頭private Node tail; // 隊尾private class Node{ // 節點    T item;    Node next;}

入隊：

public void enqueue(T item){    Node old = tail;    tail = new Node();    tail.item = item;    tail.next = null;    if(isEmpty()){        head = tail;    } else {        old.next = tail;    }    count++;}

出隊：

public T dequeue(){    T res = head.item;    head = head.next;    if(isEmpty()){        tail = null;    }    count--;    return res;}

源碼地址：https://github.com/cyhe/algorithm/tree/master/src/algo/linearlist/stack