1.什么是栈？

栈是一个有序的线性表，只能在栈顶进行操作插入和删除操作。所以也叫先进后出表。

2.栈的应用场景

符号匹配
中缀表达式转换为后缀表达式
计算后缀表达式
实现函数调用
求范围误差
网页浏览器中已访问页面的历史纪录
文本编辑器中的撤销序列
作为算法辅助数据结构(二叉树的非递归遍历)

3.栈的具体实现

3.1 基于简单数组的实现

顾名思义，就是用数组实现栈的应用

性能表：

操作	时间复杂度	空间复杂度
push()	O(1)	O(n)
pop()	O(1)	O(1)
size()	O(1)	O(1)
isEmpty()	O(1)	O(1)
isFull()	O(1)	O(1)
deleteStack()	O(1)	O(1)

3.2 动态数组的实现

它其实就是在简单数组基础上实现重复倍增来实现的：
以上面的简单数组实现为基础，增加一个倍增方法：

    /*** 栈空间扩增方法*/private void doubleStack() {int[] newArray = new int[capacity*2];System.arraycopy(array,0,newArray,0,capacity);capacity = capacity*2;array = newArray;}

性能表：

操作	时间复杂度	空间复杂度
push()	O(1)	O(n)
pop()	O(1)	O(1)
size()	O(1)	O(1)
isEmpty()	O(1)	O(1)
isFull()	O(1)	O(1)
deleteStack()	O(1)	O(1)

3.3 链表的实现

使用链表实现栈，通过在链表的表头插入元素的方式实现push，删除链表的表头节点实现pop.
但，使用它还需要实现节点的构造，相比数组麻烦些，而且链表不太符合栈的顺序特性，

且它的性能表如下：

操作	时间复杂度	空间复杂度
push()	O(1)	O(n)
pop()	O(1)	O(1)
size()	O(1)	O(1)
isEmpty()	O(1)	O(1)
isFull()	O(1)	O(1)
deleteStack()	O(n)	O(1)

相比之下它的deleteStack复杂度比动态数组大。所以推荐使用动态数组实现栈。

3.4 Java动态数组实现栈结构

package course.p5_stack;/*** 栈的基础实现* 栈比较适合使用数组实现,因为使用数组实现栈的push，pop的时间复杂度都为O(1),且操作简单*/
public class ArrayStack {/*** 存储栈顶元素的索引*/private int top;/*** 栈的空间大小,默认起始为10*/private int capacity = 10;/*** 存储栈元素的数组*/private int[] array;/*** 无参构造方法*/public ArrayStack() {array = new int[capacity];top = -1;}/*** 定义大小构造方法* @param a 定义栈的大小*/public ArrayStack(int a) {capacity = a;array = new int[a];top = -1;}/*** 判断此栈是否为空* @return true--空 false--不空*/public boolean isEmpty() {return top == -1;}/*** 判断栈是否已满* @return*/public boolean isStackFull() {return top == capacity-1;}/*** 将数据压入栈中* @param data*/public void push(int data) {if(isStackFull()) {doubleStack();}array[++top] = data;}/*** 弹出栈顶元素* @return*/public int pop() {if(isEmpty()) {System.out.println("Stack is Empty!");return -1;}else{return array[top--];}}/*** 删除栈*/public void deleteStack() {top = -1;array = null;capacity = 0;}/*** 栈空间扩增方法*/private void doubleStack() {int[] newArray = new int[capacity*2];System.arraycopy(array,0,newArray,0,capacity);capacity = capacity*2;array = newArray;}
}

测试方法编写：

package course.p5_stack;import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;import java.util.Optional;
import java.util.Random;
import java.util.Stack;public class StackTest {private final Stack<Integer> stackRight = new Stack<>();@Testpublic void stackTest(){ArrayStack stack = new ArrayStack();for (int i=0;i<1000;i++){boolean active = new Random().nextBoolean();if(active){stack.push(i);stackRight.push(i);}else {Assert.assertEquals(stackRight.isEmpty(),stack.isEmpty());if(!stackRight.isEmpty()){Assert.assertEquals(Optional.ofNullable(stackRight.pop()),Optional.ofNullable(stack.pop()));}}}}}