数据结构与算法（七）--使用链表实现栈

一、前言

之前我们已经学习了链表的所有操作及其时间复杂度分析，我们可以了解到对于链表头的相关操作基本都是O(1)的，例如链表头增加、删除元素，查询元素等等。那我们其实有一个数据结构其实可以完美利用到这些操作的特点，都是在某一段进行操作，那就是栈。本章我们通过链表去实现栈。并且比较用数组实现和用链表实现他们之间的差异。

二、用链表实现栈 2.1、代码实现

那么通过链表实现栈就很简单了，我们知道入栈和出栈都是从链表的同一端进行操作，那么我们只需调用链表的addFirst/removeFirst的方法即可，查找同理。 首先我们将链表栈命名为LinkedListStack,并且实现我们Stack的抽象类，然后设置一个内部属性为我们之前实现的链表，通过该链表完成实现需要重写的方法即可，代码如下：

public class LinkedListStack<T> implements Stack<T> { private LinkedList<T> linkedList; public LinkedListStack() { this.linkedList = new LinkedList<>(); } @Override public int getSize() { return linkedList.getSize(); } @Override public boolean isEmpty() { return linkedList.isEmpty(); } @Override public void push(T t) { linkedList.addFirst(t); } @Override public T pop() { return linkedList.removeFirst(); } @Override public T peek() { return linkedList.getFirst(); } @Override public String toString() { StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(); stringBuilder.append("Stack: top "); stringBuilder.append(linkedList); return stringBuilder.toString(); } }

测试一下：

public static void main(String[] args) { LinkedListStack<Integer> integerArrayStack = new LinkedListStack<>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { integerArrayStack.push(i); System.out.println(integerArrayStack); } integerArrayStack.pop(); System.out.println(integerArrayStack); }

结果没有问题，通过链表实现栈就这样简单的实现了。

2.2、和数组栈比较性能

这个代码和之前数组队列和循环队列效率的对比很接近：

public class TestStackCompare { private static double testQueue(Stack<Integer> s, int opCount){ long startTime = System.currentTimeMillis(); Random random = new Random(); for (int i = 0; i < opCount; i++) { s.push(random.nextInt(Integer.MAX_VALUE)); } for (int i = 0; i < opCount; i++) { s.pop(); } long endTime = System.currentTimeMillis(); return (endTime - startTime)/1000.0; } public static void main(String[] args) { ArrayStack<Integer> integerArrayStack = new ArrayStack<>(); LinkedListStack<Integer> integerLinkedListStack = new LinkedListStack<>(); System.out.println("arrayStack,time:"+testQueue(integerArrayStack,1000000)+"s"); System.out.println("linkedListStack,time:"+testQueue(integerLinkedListStack,1000000)+"s"); } }

那么我们运行下，发现两者效率近乎一致： 当然也有可能得到的结果是有差距的，对于arrayStack来说，时不时就需要扩容，这个对于某些操作系统来说比较耗费时间，而对于linkedListStack来说，它每次new Node就需要不断的开辟空间，这个操作又对于某些操作系统来说更耗费时间；而且这两者的差距会随着操作次数的增多不断拉大，因为扩容并不是每次扩容，而new Node确实是需要每次都new一个，例如我将操作次数放大为10000000次，这个时候两者的时间差距就比较大了：

所以仍然取决于你测试使用的操作系统，配置，jvm版本等等。但是其实我想强调的是，对于数组栈和链表栈来说，他们的各项操作的时间复杂度其实是一致的。他们之间没有复杂度之间的巨大差异。不像数组队列和循环队列，一个6s,一个0.01s,这之间的差距是非常大的。