一、背景
栈和队列是数据结构中最常用到的两种结构，有非常广泛的运用，该篇文章将通过动画的手段，展示栈和队列相互实现的底层原理，让我们真正搞懂栈和队列的特性。
二、概念
2.1 栈
栈[Stack]:是一种限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表；即后进先出（LIFO-last in first out），最后插入的元素最先出来
入栈（push）
出栈 (pop)
2.2 队列
队列[Queue]：是一种限定仅在表头进行删除操作，仅在表尾进行插入操作的线性表；即先进先出（FIFO-first in first out）:最先插入的元素最先出来。
入队(enqueue)
出队(dequeue)
三、栈和队列的相互实现
3.1 用队列实现栈
模拟入栈的实现原理-- 栈的特性是新加入的元素出现在栈顶，保证后进先出。-- 队列的特性为新加入的元素出现在队尾，队列的队尾元素最后出队。-- 按以上两个前提，我们可以让队头至队尾前的其它所有元素依次出队再入队，直至在队尾新加入的元素被移到队头，也即实现了让新压入的元素保留在栈顶。
模拟出栈的实现原理-- 由于在入栈时保证队列中新加入队尾的元素被移到了队头，出栈只需弹出队头元素即可。
完整代码实现
/** * 用队列模拟实现栈 * * @author zhuhuix * @date 2020-06-09 */ public class QueueImplStack { // 定义队列 private Queue<Integer> queue; public QueueImplStack() { queue = new LinkedList(); } // 入栈--在队尾加入元素后,让其他元素按顺序出队再入队，保持新加入的元素永远在队头 public void push(Integer e) { queue.offer(e); int size = queue.size(); int i = 0; while (i < size - 1) { queue.offer(queue.poll()); i++; } } // 出栈--将队尾前的其它所有元素出队再入队，直至队尾元素移到队头 public Integer pop() { return queue.poll(); } // 查看栈顶元素--即队头元素 public Integer peek() { return queue.peek(); } // 是否为空 public boolean isEmpty() { return queue.isEmpty(); } public static void main(String[] args) { QueueImplStack stack = new QueueImplStack(); stack.push(1); System.out.println(stack.peek()); stack.push(2); System.out.println(stack.peek()); stack.push(3); System.out.println(stack.peek()); System.out.println("============="); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.isEmpty()); } }
3.2 用栈实现队列
模拟入队的实现原理-- 队列的特性最新入队的元素需排在队尾，最先入队的元素排在队头，按队头到队尾的顺序依次出队。-- 对应到栈的数据结构上，也即需将新加入的元素保留在栈顶，保证先进先出。-- 按以上两个前提，需在存放数据的栈的基础上再增加一个辅助栈，在每次入队时，先将存放数据的栈弹入辅助栈，再把需加入的新元素压入数据栈底，最后把辅助栈中的元素弹出依次压入数据栈，这样保证了新加入的元素，沉在栈底。
模拟出队的实现原理 -- 由于在入队时，通过数据栈与辅助栈的交换，实现了后加入的元素沉在栈底，先进入的元素保留在栈顶，直接通过出栈弹出即可。完整代码实现
/** * 用栈模拟实现队列 * * @author zhuhuix * @date 2020-06-09 */ public class StackImplQueue { // 数据栈 private Stack<Integer> stack; // 辅助栈 private Stack<Integer> aux; StackImplQueue() { stack = new Stack<>(); aux = new Stack<>(); } // 入队--通过数据栈与辅助栈相互交换，保证新加入的元素沉在数据栈底 public void enqueue(Integer e) { while (!stack.isEmpty()) { aux.push(stack.pop()); } stack.push(e); while(!aux.isEmpty()){ stack.push(aux.pop()); } } // 出队--弹出数据栈元素 public Integer dequeue(){ return stack.pop(); } // 查看队头元素 public Integer peek(){ return stack.peek(); } // 是否为空 public boolean isEmpty(){ return stack.isEmpty(); } public static void main(String[] args) { StackImplQueue queue = new StackImplQueue(); queue.enqueue(1); System.out.println(queue.peek()); queue.enqueue(2); System.out.println(queue.peek()); queue.enqueue(3); System.out.println(queue.peek()); System.out.println("============="); System.out.println(queue.dequeue()); System.out.println(queue.dequeue()); System.out.println(queue.dequeue()); } }
四、总结
通过以上栈和队列相互交叉的实践，我们对栈和队列的重大特性有了深入了解：
栈和队列都是线性连续结构，增加和删除元素不会影响破此连续性
栈通过栈顶的操作实现元素的增加与删除，也即只能在一端进行操作
队列通过队尾增加元素，队头删除元素，也即可以在两端操作