目錄

1. 堆疊的概念

2. 堆疊的使用

3. 堆疊的OJ題

4. 堆疊的模擬實作

5. 堆疊，虛擬機堆疊，堆疊幀的區別

1. 堆疊的概念

堆疊是一種特殊的線性表，它只能在固定的一端進行插入和洗掉操作，進行資料插入和洗掉的一端為堆疊頂，另一端為堆疊底，堆疊中的元素遵循后進先出(LIFO)(Last In First Out)的原則，

壓堆疊：堆疊的插入資料操作叫做進堆疊，壓堆疊，入堆疊，入資料在堆疊頂

出堆疊：堆疊的洗掉操作叫做出堆疊，出資料在堆疊頂

2. 堆疊的使用

將上述方法進行代碼展示：

public class TestStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> s = new Stack<>();
        s.push(1);
        s.push(2);
        s.push(3);
        s.push(4);
        System.out.println(s.size());
        s.pop();
        System.out.println(s.peek());
        if(s.empty()){
            System.out.println("堆疊空");
        }else{
            System.out.println("堆疊不空，元素個數為："+s.size());
        }
    }
//結果：
      4
      3
      堆疊不空，元素個數為：3

使用堆疊將遞回轉化為回圈：

// 遞回方式
    void printList(Node node){
        if(null != node){
            printList(node.next);
            System.out.print(node.val + " ");
        }
    }
    // 回圈方式
    void printList(Node node){
        if(null == node){
            return;
        }
        Stack<Node> s = new Stack<>();
// 將鏈表中的結點保存在堆疊中
        Node cur = node;
        while(null != cur){
            s.push(cur);
            cur = cur.next;
        }
// 將堆疊中的元素出堆疊
        while(!s.empty()){
            System.out.print(s.pop().val + " ");
        }
    }

3. 堆疊的OJ題

1. 括號匹配（LeetCode20）有效的括號

可以進入上面鏈接查看題目

方法：

1. 依次拿到字串的元素，如果該元素是左括號，則入堆疊

2. 如果不是左括號，先判斷堆疊是否為空，如果為空則回傳false，如果不為空則進行后續操作

3. 拿到堆疊頂的元素與前面所拿到字串的元素作比較，如果括號匹配，則堆疊頂元素出堆疊，結束當前回圈，繼續進行后續比較，如果括號不匹配，則回傳false

4. 當字串的元素比較完后，判斷堆疊是否有剩余，如果有剩余，則回傳false，無剩余則回傳true

參考代碼：

class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        for(int i=0;i<s.length();i++){
            char c = s.charAt(i);
            if(c=='('||c=='{'||c=='['){
                stack.push(c);
            }else{
                if(stack.empty()){
                    return false;
                }
                char top = stack.pop();
                if(top=='{'&&c=='}'||top=='['&&c==']'||top=='('&&c==')'){
                    continue;
                }else{
                    return false;
                }
            }
        }
        if(!stack.empty()){
            return false;
        }
        return true;
    }
}

2.逆波蘭運算式求值（LeetCode150）逆波蘭運算式求值

可以進入上面鏈接查看題目

方法：

1. 依次將字串入堆疊，如果字串不是算數符號，則入堆疊

2. 當字串是算數符號的時候，取堆疊頂的兩個元素進行算數運算

3. 將運算的結果繼續入堆疊

4. 依次進行上述回圈

5. 最后回傳堆疊頂元素的值，即所求逆波蘭運算式的值

參考代碼：

class Solution {
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        Stack<Integer> s = new Stack<>();
        for(String e : tokens){
            if(!(e.equals("+")||e.equals("-")||e.equals("*")||e.equals("/"))){
                s.push(Integer.parseInt(e));//將字符e轉為整型
            }else{
                int right = s.pop();
                int left = s.pop();
                switch(e) {
                    case "+":
                    s.push(left+right);
                    break;
                    case "-":
                    s.push(left-right);
                    break;
                    case "*":
                    s.push(left*right);
                    break;
                    case "/":
                    s.push(left/right);
                    break;
                }
            }
        } 
        return s.peek();  
    }
}

3. 出堆疊入堆疊次序匹配（JZ31）堆疊的壓入、彈出序列

方法：

1. 當入堆疊序列的元素小于出堆疊序列的第一個元素，將入堆疊序列的元素依次入堆疊

2. 每入堆疊一個元素，入堆疊序列的下標加1

3. 當入堆疊序列的元素與出堆疊序列的元素相等時，進行出堆疊，并且出堆疊序列下標加1

4. 當出堆疊序列的元素遍歷完后，回傳true

參考代碼：

class Solution {
    public boolean validateStackSequences(int[] pushed, int[] popped) {
        Stack<Integer> s = new Stack<>();
        int inIndex = 0;
        int outIndex = 0;
        while(outIndex<popped.length){
            while(s.empty()||s.peek()!=popped[outIndex]){
                if(inIndex<pushed.length){
                    s.push(pushed[inIndex]);
                    inIndex++;
                }
                else{
                    return false;
                }
            }
            s.pop();
            outIndex++;
        }
        return true;    
    }
}

4. 堆疊的模擬實作

public class MyStack<E> {
    E[] array;
    int size;
    public MyStack(){
        array = (E[])new Object[3];
    }
    public E push(E e){
        ensureCapacity();
        array[size++] = e;
        return e;
    }
    public E pop(){
        E e = peek();
        size--;
        return e;
    }
    public E peek(){
        if(empty()){
            throw new RuntimeException("堆疊為空，無法獲取堆疊頂元素");
        }
        return array[size-1];
    }
    public int size(){
        return size;
    }
    public boolean empty(){
        return 0 == size;
    }
    private void ensureCapacity(){
        if(size == array.length){
            array = Arrays.copyOf(array, size*2);
        }
    }
}

5. 堆疊，虛擬機堆疊，堆疊幀的區別

堆疊：一種后進先出的資料結構，繼承自Vector

虛擬機堆疊：具有特殊作用的一塊記憶體空間，堆疊區：是執行緒私有的，存放的是函式呼叫相關資訊，主要是堆疊幀，它是按照資料結構中堆疊的特性來實作的

堆疊幀：一種結構，與函式呼叫相關，內部：區域變數表，運算元堆疊，每個方法運行時JVM會創建一個堆疊幀，然后將堆疊幀壓到虛擬機堆疊中，呼叫結束時，該方法對應的堆疊幀會從虛擬機堆疊中出堆疊，