java代码如何实现栈结构及入栈出栈操作 java代码栈数据结构的基础编写方法-java教程-PHP中文网

java代码如何实现栈结构及入栈出栈操作 java代码栈数据结构的基础编写方法

蓮花仙者

发布： 2025-08-14 19:07:01

原创

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栈是后进先出的数据结构，Java中推荐使用Deque接口的ArrayDeque实现，不推荐使用Stack类；常用操作包括push、pop、peek、isEmpty等，广泛应用于括号匹配、表达式求值、DFS等问题。

java代码如何实现栈结构及入栈出栈操作 java代码栈数据结构的基础编写方法

栈，简单来说，就是一种后进先出（LIFO，Last In First Out）的数据结构。想象一下叠盘子，最后放上去的盘子总是最先被拿走。那么，在Java中，我们如何用代码来实现这个“叠盘子”的过程呢？

解决方案：

Java中实现栈，主要有两种方式：一种是使用Java集合框架提供的

java.util.Stack

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类（虽然官方不推荐使用，因为它继承自

Vector

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，而

Vector

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在多线程环境下效率较低），另一种是使用

java.util.Deque

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接口及其实现类，例如

ArrayDeque

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或

LinkedList

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。后者通常被认为是更现代和高效的选择。

下面分别给出两种实现方式的代码示例：

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1. 使用

java.util.Stack

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(不推荐):

import java.util.Stack;

public class StackExample {

    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();

        // 入栈
        stack.push(10);
        stack.push(20);
        stack.push(30);

        System.out.println("栈顶元素: " + stack.peek()); // 输出: 30

        // 出栈
        System.out.println("出栈元素: " + stack.pop()); // 输出: 30
        System.out.println("出栈元素: " + stack.pop()); // 输出: 20

        System.out.println("栈是否为空: " + stack.isEmpty()); // 输出: false
    }
}

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2. 使用

java.util.Deque

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(推荐):

import java.util.Deque;
import java.util.ArrayDeque;

public class DequeStackExample {

    public static void main(String[] args) {
        Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();

        // 入栈 (相当于 push)
        stack.push(10);
        stack.push(20);
        stack.push(30);

        System.out.println("栈顶元素: " + stack.peek()); // 输出: 30

        // 出栈 (相当于 pop)
        System.out.println("出栈元素: " + stack.pop()); // 输出: 30
        System.out.println("出栈元素: " + stack.pop()); // 输出: 20

        System.out.println("栈是否为空: " + stack.isEmpty()); // 输出: false
    }
}

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ArrayDeque

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是一个基于数组实现的双端队列，在作为栈使用时，性能通常优于

LinkedList

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。

栈溢出（Stack Overflow）是什么，如何避免？

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栈溢出通常发生在递归调用过深，导致栈空间耗尽时。每个方法调用都会在栈上分配一块空间来存储局部变量、参数和返回地址。如果递归调用没有终止条件，或者终止条件不正确，就会导致栈空间不断增长，最终溢出。

避免栈溢出的方法主要有：

优化递归算法： 检查递归算法的终止条件是否正确，确保递归能够正常结束。尽量使用迭代代替递归，尤其是在处理大数据量时。
增加栈空间： 在某些情况下，可以通过JVM参数
```
-Xss
```
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来增加栈空间的大小。但这并不是一个根本的解决方案，只能暂时缓解问题。
尾递归优化： 某些编译器可以对尾递归进行优化，将其转换为迭代执行，从而避免栈溢出。但Java编译器通常不进行尾递归优化。

除了

push

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和

pop

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，栈还有哪些常用操作？

除了基本的

push

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（入栈）和

pop

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（出栈）操作外，栈还有以下常用操作：

peek()
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：查看栈顶元素，但不移除它。就像只是看看最上面的盘子是什么，并不拿走它。
isEmpty()
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：检查栈是否为空。
size()
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：返回栈中元素的个数。
search(Object o)
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：（
```
java.util.Stack
```
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特有）查找元素在栈中的位置，返回距离栈顶的距离。注意，这个方法在
```
Deque
```
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中没有直接对应的实现。如果使用
```
Deque
```
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，需要自己实现类似的功能。

如何使用栈解决实际问题？

栈在很多算法和数据结构问题中都有着重要的应用。以下是一些常见的例子：

括号匹配： 检查字符串中的括号是否正确匹配。遇到左括号入栈，遇到右括号出栈，如果出栈的左括号与右括号不匹配，则说明括号不匹配。
表达式求值： 将中缀表达式转换为后缀表达式（逆波兰表达式），然后使用栈进行求值。
浏览器的前进后退功能： 使用两个栈分别存储前进和后退的页面，实现浏览器的前进后退功能。
深度优先搜索（DFS）： 在图的深度优先搜索算法中，可以使用栈来存储待访问的节点。
函数调用栈： 编译器使用栈来管理函数调用和返回。

例如，一个简单的括号匹配的例子：

import java.util.Deque;
import java.util.ArrayDeque;

public class BracketMatching {

    public static boolean isValid(String s) {
        Deque<Character> stack = new ArrayDeque<>();
        for (char c : s.toCharArray()) {
            if (c == '(' || c == '[' || c == '{') {
                stack.push(c);
            } else if (c == ')' || c == ']' || c == '}') {
                if (stack.isEmpty()) {
                    return false; // 缺少左括号
                }
                char top = stack.pop();
                if ((c == ')' && top != '(') || (c == ']' && top != '[') || (c == '}' && top != '{')) {
                    return false; // 括号不匹配
                }
            }
        }
        return stack.isEmpty(); // 检查是否有未匹配的左括号
    }

    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "(){}[]";
        String s2 = "([)]";
        System.out.println(s1 + " is valid: " + isValid(s1)); // 输出: true
        System.out.println(s2 + " is valid: " + isValid(s2)); // 输出: false
    }
}

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理解栈的原理和应用，能帮助我们更好地解决各种编程问题。虽然看起来简单，但栈的巧妙运用，常常能带来意想不到的解决方案。

以上就是java代码如何实现栈结构及入栈出栈操作 java代码栈数据结构的基础编写方法的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！