java 异常堆栈格式化 java堆栈数据结构

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智能探索者之家 2024-02-14 12:46:55

文章标签 java 异常堆栈格式化栈 Java 数组链表 文章分类 Java 后端开发

说到栈，或许不陌生，先进后出，后进先出等等的特点，在日常的编程中也经常用到，但是Java中如何去使用栈，通过这篇文章来详细了解一下

文章目录

Java中如何使用栈
自己实现一个栈

数组栈
链式栈

总结

Java中如何使用栈

栈是一种数据结构，可以分为链式栈和数组栈，顾名思义，链式栈的底层是用链表实现的，数组栈的底层是用数组实现的，下面就来谈一下JDK中的栈。

很多人都说Java中官方实现了专门的栈类Stack，该类位于java.util包下，一起来看一下继承结构：

java 异常堆栈格式化 java堆栈数据结构_数组

该类继承了Vector类，Vector类是Java中已经淘汰的一个类，该类底层是数组实现，并且是线程安全的，Stack类继承了该类后就具有了这两个特性，这两个特性也是Stack最大的缺点:

底层使用数组，具体的来说就是动态数组，扩容方式需要重新申请大的内存空间，而且要把原数组中的值拷贝，效率是很低的
该类线程安全，从另一方面来说，确保了线程安全就需要一定的开销，那么在很多场景下是不需要线程安全的，所以这个功能显得有些赘余，降低效率。

既然JDK提供的Stack类有这两个缺点，那么在实际的使用中应该如何去使用栈？

在Java中提供了一个类LinkedList，该类相信有些人不会陌生，链表啊，但是该类其实不光是链表，其实还是链式栈，链式队列，该类提供了一些方法来满足栈和队列的功能，而且该栈的底层是链表实现的，所以扩容就不用担心了，不存在数组动态扩容的低效问题，并且非线程安全，所以完美的解决了上面的两个缺点。一起来看一下常用方法：

push : 入栈
pop : 出栈
peek : 返回栈顶元素
empty : 是否为空
size : 返回栈中元素的个数

用法非常简单，要想更加深入的了解栈，一起来实现一下：

自己实现一个栈

数组栈

class MyStack<T> {
    private T[] elemData;
    private int size;
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    public MyStack() {
        elemData = (T[])new Object[10];
        size = 0;
    }
    //判断栈满
    public boolean isFull() {
        return size >= elemData.length;
    }
    //判断栈空
    public boolean isEmpty() {
        return size <= 0;
    }
    //扩容
    private void grow() {
        elemData = Arrays.copyOf(elemData,elemData.length*2+2);
    }
    //入栈
    public boolean push(T data) {
        if(isFull()) {
            grow();
        }
        elemData[size++] = data;
        return true;
    }
    //出栈
    public T pop() {
        if(isEmpty()) {
            try {
                throw new IllegalAccessException("栈空，不可出栈");
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();;
            }
        }
        T temp = elemData[--size];
        //防止内存泄漏
        elemData[size] = null;
        return temp;
    }
    //获得栈顶元素
    public T peek() {
        if(isEmpty()) {
            try {
                throw new IllegalAccessException("栈空，无栈顶元素");
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return elemData[size-1];
    }
}

下面来解释一下这段代码，这是自己实现的一个栈，，使用泛型进行编写，内部是使用数组进行实现的，需要注意的有几点：

因为底层是使用数组进行编写，所以为了防止开辟的大小不够，改进为动态数组，也就是每次入栈元素前先进行判断是否需要扩容，如果需要扩容则进行2倍扩容，开辟新的数组把原数组的值拷贝过来
在出栈的时候要注意栈空
为了防止内存泄漏，在出栈的时候记得把不用的对象置为空

链式栈

class MiNiStack<T> {
    //定义top指针
    private Entry<T> top;

    public MiNiStack() {
        this.top = new Entry<>();
    }

    /**
     * 入栈，相当于链表的头插过程
     * @param data
     */
    public void push(T data) {
        Entry<T> entry = new Entry<>(data, top.next);
        top.next = entry;
    }

    /**
     * 出栈，删除第一个节点
     * @return
     */
    public T pop() {
        if(isEmpty()) {
            throw new IllegalArgumentException("栈空，出栈失败");
        }
        T var = top.next.data;
        top.next = top.next.next;
        return var;
    }

    /**
     * 返回栈中元素的个数
     * @return
     */
    public int size() {
        int size = 0;
        Entry<T> cur = top.next;
        while (cur != null) {
            size++;
            cur = cur.next;
        }
        return size;
    }

    /**
     * 判断栈是否为空
     * @return
     */
    private boolean isEmpty() {
        return top.next == null;
    }

    //定义节点Entry
    class Entry<T>{
        private T data;
        private Entry<T> next;

        public Entry() {
            this(null,null);
        }

        public Entry(T data, Entry<T> next) {
            this.data = data;
            this.next = next;
        }
    }
}