目录

1. 栈的概念

2. 栈的使用

3. 栈的OJ题

4. 栈的模拟实现

5. 栈，虚拟机栈，栈帧的区别

1. 栈的概念

栈是一种特殊的线性表，它只能在固定的一端进行插入和删除操作，进行数据插入和删除的一端为栈顶，另一端为栈底。栈中的元素遵循后进先出(LIFO)(Last In First Out)的原则。

压栈：栈的插入数据操作叫做进栈，压栈，入栈。入数据在栈顶

出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶

2. 栈的使用

将上述方法进行代码展示：

public class TestStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> s = new Stack<>();
        s.push(1);
        s.push(2);
        s.push(3);
        s.push(4);
        System.out.println(s.size());
        s.pop();
        System.out.println(s.peek());
        if(s.empty()){
            System.out.println("栈空");
        }else{
            System.out.println("栈不空，元素个数为："+s.size());
        }
    }
//结果：
      4
      3
      栈不空，元素个数为：3

使用栈将递归转化为循环：

// 递归方式
    void printList(Node node){
        if(null != node){
            printList(node.next);
            System.out.print(node.val + " ");
        }
    }
    // 循环方式
    void printList(Node node){
        if(null == node){
            return;
        }
        Stack<Node> s = new Stack<>();
// 将链表中的结点保存在栈中
        Node cur = node;
        while(null != cur){
            s.push(cur);
            cur = cur.next;
        }
// 将栈中的元素出栈
        while(!s.empty()){
            System.out.print(s.pop().val + " ");
        }
    }

3. 栈的OJ题

1. 括号匹配（LeetCode20）有效的括号

可以进入上面链接查看题目

方法：

1. 依次拿到字符串的元素，如果该元素是左括号，则入栈

2. 如果不是左括号，先判断栈是否为空，如果为空则返回false，如果不为空则进行后续操作

3. 拿到栈顶的元素与前面所拿到字符串的元素作比较，如果括号匹配，则栈顶元素出栈，结束当前循环，继续进行后续比较，如果括号不匹配，则返回false

4. 当字符串的元素比较完后，判断栈是否有剩余，如果有剩余，则返回false，无剩余则返回true

参考代码：

class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        for(int i=0;i<s.length();i++){
            char c = s.charAt(i);
            if(c=='('||c=='{'||c=='['){
                stack.push(c);
            }else{
                if(stack.empty()){
                    return false;
                }
                char top = stack.pop();
                if(top=='{'&&c=='}'||top=='['&&c==']'||top=='('&&c==')'){
                    continue;
                }else{
                    return false;
                }
            }
        }
        if(!stack.empty()){
            return false;
        }
        return true;
    }
}

2.逆波兰表达式求值（LeetCode150）逆波兰表达式求值

可以进入上面链接查看题目

方法：

1. 依次将字符串入栈，如果字符串不是算数符号，则入栈

2. 当字符串是算数符号的时候，取栈顶的两个元素进行算数运算

3. 将运算的结果继续入栈

4. 依次进行上述循环

5. 最后返回栈顶元素的值，即所求逆波兰表达式的值

参考代码：

class Solution {
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        Stack<Integer> s = new Stack<>();
        for(String e : tokens){
            if(!(e.equals("+")||e.equals("-")||e.equals("*")||e.equals("/"))){
                s.push(Integer.parseInt(e));//将字符e转为整型
            }else{
                int right = s.pop();
                int left = s.pop();
                switch(e) {
                    case "+":
                    s.push(left+right);
                    break;
                    case "-":
                    s.push(left-right);
                    break;
                    case "*":
                    s.push(left*right);
                    break;
                    case "/":
                    s.push(left/right);
                    break;
                }
            }
        } 
        return s.peek();  
    }
}

3. 出栈入栈次序匹配（JZ31）栈的压入、弹出序列

方法：

1. 当入栈序列的元素小于出栈序列的第一个元素，将入栈序列的元素依次入栈

2. 每入栈一个元素，入栈序列的下标加1

3. 当入栈序列的元素与出栈序列的元素相等时，进行出栈，并且出栈序列下标加1

4. 当出栈序列的元素遍历完后，返回true

参考代码：

class Solution {
    public boolean validateStackSequences(int[] pushed, int[] popped) {
        Stack<Integer> s = new Stack<>();
        int inIndex = 0;
        int outIndex = 0;
        while(outIndex<popped.length){
            while(s.empty()||s.peek()!=popped[outIndex]){
                if(inIndex<pushed.length){
                    s.push(pushed[inIndex]);
                    inIndex++;
                }
                else{
                    return false;
                }
            }
            s.pop();
            outIndex++;
        }
        return true;    
    }
}

4. 栈的模拟实现

public class MyStack<E> {
    E[] array;
    int size;
    public MyStack(){
        array = (E[])new Object[3];
    }
    public E push(E e){
        ensureCapacity();
        array[size++] = e;
        return e;
    }
    public E pop(){
        E e = peek();
        size--;
        return e;
    }
    public E peek(){
        if(empty()){
            throw new RuntimeException("栈为空，无法获取栈顶元素");
        }
        return array[size-1];
    }
    public int size(){
        return size;
    }
    public boolean empty(){
        return 0 == size;
    }
    private void ensureCapacity(){
        if(size == array.length){
            array = Arrays.copyOf(array, size*2);
        }
    }
}

5. 栈，虚拟机栈，栈帧的区别

栈：一种后进先出的数据结构，继承自Vector

虚拟机栈：具有特殊作用的一块内存空间。栈区：是线程私有的，存放的是函数调用相关信息，主要是栈帧，它是按照数据结构中栈的特性来实现的

栈帧：一种结构，与函数调用相关。内部：局部变量表，操作数栈。每个方法运行时JVM会创建一个栈帧，然后将栈帧压到虚拟机栈中，调用结束时，该方法对应的栈帧会从虚拟机栈中出栈。