【Java】数据结构-链表实现栈(完整代码)

孤樱懶契

链表实现栈的接口

链表实现栈操作执行结果

链表实现栈的完整代码

Stack.java

public interface Stack<E> {

    int getSize();
    boolean isEmpty();
    void push(E e);
    E pop();
    E peek();
}

LinkedList.java(上一个发的文章实现链表的内容)

public class LinkedList<E> {

    private class Node{
        public E e;
        public Node next;

        public Node(E e, Node next){
            this.e = e;
            this.next = next;
        }

        public Node(E e){
            this(e, null);
        }

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

        @Override
        public String toString(){
            return e.toString();
        }
    }

    private Node dummyHead;
    int size;

    public LinkedList(){
        dummyHead = new Node(null,null);
        size = 0;
    }

    //  获取链表中的元素个数
    public int getSize(){
        return size;
    }

    // 返回链表是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0 ;
    }

    // 在链表的index（0-based）位置添加新的元素e
    // 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
    public void add(int index, E e){

        if(index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Illegal index.");

            Node prev = dummyHead;
            for(int i = 0; i < index ; i++) //dummyHead是0前面的结点
                prev = prev.next;
//            Node node = new Node(e);
//            node.next = prev.next;
//            prev.nxt = node;

            prev.next = new Node(e,prev.next);
            size ++;

    }

    // 在链表头添加元素e
    public void addFirst(E e){
        add(0, e);
    }

    // 在链表末尾添加新的元素e
    public void addLast(E e){
        add(size, e);
    }

    // 获得链表第index（0-based）个位置的元素
    // 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
    public E get(int index){

        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Get failed. Illegal index.");

        Node cur = dummyHead.next;
        for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
            cur = cur.next;
        return cur.e;
    }

    // 获得链表的第一个元素
    public E getFirst(){
        return get(0);
    }

    // 获得链表的最后一个元素
    public E getLast(){
        return get(size - 1);
    }

    // 修改链表的第index（0 - based）个位置的元素为e
    // 在链表中不是一个常用的操作，练习用
    public void set(int index, E e){

        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("set failed. Illegal index.");

        Node cur = dummyHead.next;
        for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
            cur = cur.next;
        cur.e = e;
    }

    // 查找链表中是否有元素e
    public boolean contains(E e){
        Node cur = dummyHead.next;
        while(cur != null){
            if(cur.e.equals(e))
                return true;
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

    // 从链表中删除index（0-based）位置的元素，返回删除的元素
    // 在链表中不是一个常用的操作，练习用的
    public E remove(int index){
        if(index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");

        Node prev = dummyHead;
        for(int i = 0 ; i < index; i++)
            prev = prev.next;

        Node retNode = prev.next;
        prev.next = retNode.next;
        retNode.next = null;
        size --;

        return retNode.e;
    }

    // 从链表中删除第一个元素
    public E removeFirst(){
        return remove(0);
    }

    // 从链表中删除最后一个元素
    public E removeLast(){
        return remove(size - 1);
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
//        Node cur = dummyHead.next;
//        while(cur != null){
//            res.append(cur + "->");
//            cur = cur.next;
//        }
        for(Node cur = dummyHead.next ; cur != null; cur = cur.next)
            res.append(cur + "->");
        res.append("Null");
        return res.toString();
    }
}

LinkedListStack.java（链表实现栈代码）

public class LinkedListStack<E> implements Stack<E> {

    private LinkedList<E> list;

    public LinkedListStack(){
        list = new LinkedList<>();
    }

    @Override
    public int getSize(){
        return list.getSize();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty(){
        return list.isEmpty();
    }

    @Override
    public void push(E e){
        list.addFirst(e);
    }

    @Override
    public E pop(){
        return list.removeFirst();
    }

    @Override
    public E peek() {
        return list.getFirst();
    }

    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append("Stack: top ");
        res.append(list);
        return res.toString();
    }

    public static void main(String[] args){

        LinkedListStack<Integer> stack = new LinkedListStack<>();

        for(int i = 0 ; i < 5 ; i++){
            stack.push(i);
            System.out.println(stack);
        }

        stack.pop();
        System.out.println(stack);
    }
}

我对比了一下动态数组栈和链表栈的时间输出结果截图

• 链表的操作中包含更多的new操作，在数值大的时候，会比动态数组的栈速度慢个1.x倍

测试时间代码

    // 测试使用stack运行opCount个push和pop操作所需要的时间，单位：秒
    private static double testStack(Stack<Integer> stack, int opCount){

        long startTime = System.nanoTime();

        Random random = new Random();
        for(int i = 0 ; i < opCount; i ++)
            stack.push(random.nextInt(Integer.MAX_VALUE));
        for(int i = 0 ; i < opCount; i ++)
            stack.pop();

        long endTime = System.nanoTime();
        return (endTime - startTime) / 1000000000.0;
    }