在 Java 中使用数组实现栈

Question

我正在尝试在 Java 中使用数组作为其核心来实现堆栈。这只是学习和理解堆栈工作原理的目的。

我的想法是使用 Array（而不是 ArrayList）并尝试模仿 Stack 结构。此实现将具有静态大小。有一个以 -1 开头的指针表示空堆栈。指针会随着我们添加元素而增加，我们不必担心删除元素，因为一旦我们需要该空间（索引），我们将覆盖该值。

以下是我的源代码，后面还有一些问题：

import java.util.*;

public class stackUsingArray{

   private int[] myStack;
   private int pointer;

   /**
    -Constructor
   */
   public stackUsingArray()
   {
       myStack = new int[10];
       pointer = -1;//keep track of where the top element is on the stack.
   }

   /**
    -Pop method
   */
   public int pop()
  {      
      if(pointer==-1)
      {
          //throw exception here
      }
      return myStack[pointer--];
  }

  /**
  -Push when the stack is not empty.
  */

   public void push(int num)
   {
       if(pointer== myStack.size()-1)
       {
           //throw exception here
       }
       else
       {
            myStack[++pointer] = num;//add to the stack           
        }       
   }

/**
-return the top element of the stack
*/
   public void peek()
   {
       return pointer;
   }

/**
-return false if there is not more element on the stack
*/
   public boolean isEmpty()
   {
       return (pointer == -1)? true : false;
   }

   public static void main(String [] arg)
   {
       stackUsingArray newStack = new stackUsingArray();
       newStack.push(1);
       newStack.push(2);
       newStack.push(3);

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

在我注释为抛出异常的部分：

public int pop()
      {      
          if(pointer==-1)
          {
              //throw exception here
          }
          return myStack[pointer--];
      }

您认为哪种例外情况最合乎逻辑？大多数时候，我只是在屏幕上打印出来。不过，我很想学习如何抛出异常。

这部分：

 public void push(int num)
   {
       if(pointer== myStack.size()-1)
       {
           //throw exception here
       }
       else
       {
            myStack[++pointer] = num;//add to the stack           
        }       
   }

程序本身必须执行 myStack.size() -1 的操作。我想知道在班级中有一个私人成员来保持大小-1是否更好？我的意思是效率。

另外，如果我们要使用 ArrayList 来实现这个 Stack。它会更有效地运行吗？我的意思是，ArrayList 有很多开销，例如方法的内部调用。

最后，我知道我的代码不是很好，所以请给我一些建议，让它变得更好！

Answer 1

我会抛出从 RuntimeException 派生的自定义 StackEmptyException / StackFullException ，因此它们不会被选中。如果未选中，您的用户不必在 try/catch 中包围每个 pop()。如果您抛出一个检查异常，他们将不得不尝试/捕获每个弹出，或者将他们自己的方法声明为抛出异常。有关更多信息，请参阅此讨论：Java: checked vs unchecked exception explanation

程序本身必须执行 myStack.size() -1 的操作。我想知道在班级中有一个私人成员来保持大小-1是否更好？我的意思是效率。

根本不会引起注意，不要进行只会节省一两个处理器周期的优化，而是降低算法复杂性或 I/O 操作数的优化。

另外，如果我们要使用 ArrayList 来实现这个 Stack。它会更有效地运行吗？我的意思是，ArrayList 有很多开销，例如方法的内部调用。

如果您开始在内部扩展数组，它将与您自己的实现一样运行。

最后，我知道我的代码不是很好，所以请给我一些建议，让它变得更好！非常感谢！

这对于一个学习项目来说非常好，继续努力；）

Answer 2

当堆栈为空时抛出的最合乎逻辑的异常值得商榷，但我会选择 IllegalStateException。

throw new IllegalStateException("An empty stack cannot be popped.");

我也会使用 ArrayList 而不是直接使用数组。对于数组，您必须自己处理索引溢出，而 ArrayList 在内部非常有效地为您处理。每次您将某些内容附加到 ArrayList 并且它会用完数组大小时，它会将数据复制到一个新数组，该数组的大小是旧数组的两倍。由于事件的相对稀有性，这仍然为您提供了 O(1) 的摊销添加时间。

如果您确实使用 ArrayList，那么您可能会摆脱堆栈计数器，因为您可以检查 ArrayList 的大小。您可能会失去不必从弹出堆栈中删除条目的好处（我不记得 ArrayList 是否自行优化）。

作为代码风格问题，使用大写的类名是 Java 约定，因此您应该重命名类以符合约定。

你的 peek 方法被声明为 void，并且应该返回 myStack[pointer]。同样在你调用 myStack.size() 的 push 方法中，这对于数组是不正确的。如果您不切换到使用 ArrayList，请使用 myStack.length。