java中栈的典型应用场景包括函数调用管理、表达式求值、撤销/重做功能、浏览器历史记录和深度优先遍历;2. 实现后缀表达式求值器时,遍历表达式,数字压栈,运算符弹出两个操作数计算后将结果压栈,最终栈中唯一元素为结果;3. 使用栈时应优先选用deque接口的arraydeque实现而非stack类,避免同步开销,并注意检查栈空状态以防止异常,同时警惕递归导致的栈溢出错误,多线程环境下可选用并发安全的集合类,这些实践能提升性能与代码健壮性。

在Java中,实现括号匹配功能,栈是不可或缺的利器。其核心思想在于,当遇到开括号时将其压入栈中,遇到闭括号时则尝试与栈顶的开括号进行配对。栈在Java编程中应用广泛,尤其擅长处理需要后进先出(LIFO)逻辑的场景,比如表达式求值、函数调用管理等。
实现括号匹配,我通常会用Java的
java.util.Deque
Stack
我的做法是:
立即学习“Java免费学习笔记(深入)”;
(
[
{这是一个具体的实现示例:
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class ParenthesisMatcher {
public boolean isValid(String s) {
// 使用ArrayDeque作为栈,比java.util.Stack更推荐
Deque<Character> stack = new ArrayDeque<>();
// 预设匹配规则,方便查找
Map<Character, Character> mappings = new HashMap<>();
mappings.put(')', '(');
mappings.put('}', '{');
mappings.put(']', '[');
for (char c : s.toCharArray()) {
if (mappings.containsKey(c)) { // 如果是右括号
// 栈为空或栈顶元素不匹配,则无效
if (stack.isEmpty() || stack.pop() != mappings.get(c)) {
return false;
}
} else { // 如果是左括号,压入栈中
stack.push(c);
}
}
// 遍历完所有字符后,如果栈为空,则所有括号都已匹配
return stack.isEmpty();
}
// 可以在这里添加一个main方法测试
public static void main(String[] args) {
ParenthesisMatcher matcher = new ParenthesisMatcher();
System.out.println("()[]{} is valid: " + matcher.isValid("()[]{}")); // true
System.out.println("([{}]) is valid: " + matcher.isValid("([{}])")); // true
System.out.println("(] is valid: " + matcher.isValid("(]")); // false
System.out.println("({[ is valid: " + matcher.isValid("({[")); // false
System.out.println("}} is valid: " + matcher.isValid("}}")); // false
System.out.println(" is valid: " + matcher.isValid("")); // true
}
}除了括号匹配,栈在Java编程中扮演着多面手的角色。我个人觉得,最直观的莫过于它在计算机底层,特别是JVM中对函数调用的管理。每次方法调用,参数、局部变量、返回地址都会被压入一个“栈帧”中,方法执行完毕,栈帧弹出,这简直是LIFO的最佳写照。再比如,表达式求值,无论是将中缀表达式转换为后缀或前缀,还是直接计算后缀表达式,栈都能大显身手。还有那些我们日常离不开的“撤销/重做”功能,浏览器的前进/后退历史,甚至是图或树的深度优先遍历(DFS),栈都是其核心支撑结构。它提供了一种天然的顺序性,让那些需要反向处理或临时存储的逻辑变得清晰而高效。
要说栈的实际应用,一个简单的后缀表达式求值器是个不错的例子。我们知道,后缀表达式(逆波兰表示法)的优点在于不需要括号就能明确运算顺序,非常适合用栈来处理。
其核心逻辑是:
这种模式非常简洁,避免了处理操作符优先级和括号的复杂性。
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
public class PostfixEvaluator {
public int evaluate(String expression) {
Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
String[] tokens = expression.split(" "); // 假设数字和运算符用空格分隔
for (String token : tokens) {
if (token.matches("-?\d+")) { // 如果是数字(包括负数)
stack.push(Integer.parseInt(token));
} else { // 如果是运算符
if (stack.size() < 2) {
throw new IllegalArgumentException("Invalid postfix expression: not enough operands for operator " + token);
}
int operand2 = stack.pop(); // 先弹出的作为第二个操作数
int operand1 = stack.pop(); // 后弹出的作为第一个操作数
int result;
switch (token) {
case "+":
result = operand1 + operand2;
break;
case "-":
result = operand1 - operand2;
break;
case "*":
result = operand1 * operand2;
break;
case "/":
if (operand2 == 0) {
throw new ArithmeticException("Division by zero");
}
result = operand1 / operand2;
break;
default:
throw new IllegalArgumentException("Unknown operator: " + token);
}
stack.push(result);
}
}
if (stack.size() != 1) {
throw new IllegalArgumentException("Invalid postfix expression: too many operands or malformed");
}
return stack.pop();
}
public static void main(String[] args) {
PostfixEvaluator evaluator = new PostfixEvaluator();
System.out.println("3 4 + 5 * = " + evaluator.evaluate("3 4 + 5 *")); // (3+4)*5 = 35
System.out.println("10 2 / = " + evaluator.evaluate("10 2 /")); // 10/2 = 5
System.out.println("5 1 2 + 4 * + 3 - = " + evaluator.evaluate("5 1 2 + 4 * + 3 -")); // 5 + ((1+2)*4) - 3 = 5 + 12 - 3 = 14
}
}在Java里用栈,虽然概念简单,但有些地方还是得留心。
首先,我个人总是推荐用
java.util.Deque
ArrayDeque
LinkedList
java.util.Stack
Stack
Vector
Deque
push()
pop()
peek()
其次,栈溢出(Stack Overflow)是个经典的错误。这通常不是数据结构本身的问题,而是指方法调用栈溢出,比如无限递归。虽然和我们这里讨论的数据结构栈是两回事,但在实际编程中,如果你的算法设计导致递归深度过大,或者在栈上分配了过多的局部变量,都可能触发这个错误。
再者,多线程环境下,如果你需要一个线程安全的栈,
Stack
Collections.synchronizedList(new LinkedList<>())
ConcurrentLinkedDeque
ArrayDeque
最后,也是最基础的,任何时候对栈进行
pop()
peek()
EmptyStackException
以上就是java代码怎样实现栈的括号匹配功能 java代码栈应用场景的实现方法的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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