Java复习Day25

数据结构基础概念

1. 栈 (Stack)

栈是一种特殊的线性表，其元素插入和删除操作只能在同一端进行。允许操作的一端称为栈顶(TOP)，另一端固定不动称为栈底(BOTTOM)。栈遵循后进先出(LIFO)原则，即最先入栈的元素位于栈底，最后入栈的元素位于栈顶；出栈时顺序相反。

术语说明：

• 压栈(Push)：插入元素的操作，也称进栈/入栈
• 出栈(Pop)：删除元素的操作，也称弹栈

Java中的Stack类继承自Vector，常用方法包括：

• push(E)：压栈操作
• pop()：获取并移除栈顶元素
• peek()：获取栈顶元素但不移除
• empty()/isEmpty()：判断栈是否为空
• search(Object)：查找元素位置，未找到返回-1

2. 递归

2.1 简介

递归是一种通过将问题分解为同类子问题来求解的方法，表现为方法自我调用。类比查词典：当遇到不理解的词时查阅，若解释中仍有不理解的词则继续查阅，直到获得明确解释，再回溯理解最初的问题。

2.2 特征

• 终止条件：必须有明确的递归出口
• 自身调用：子问题与原问题求解方法一致

2.3 解题思路

1. 明确方法功能
2. 确定递归出口
3. 建立递推关系式

2.4 应用场景

• 阶乘问题
• 二叉树深度计算
• 斐波那契数列(0,1,1,2,3,5,8,13...)
• 快速排序
• 文件遍历
• XML文件解析

缺点：

• 内存消耗较大
• 若无终止条件或递归过深，易导致栈溢出(StackOverflowError)

3. 队列

3.1 简介

队列是操作受限的线性表，只允许在表的一端(队尾Rear)插入，另一端(队头Front)删除。其特性为先进先出(FIFO)。

分类方式：

• 按方向：单向队列、双向队列
• 按阻塞情况：阻塞队列、非阻塞队列
• 按容量限制：有界队列、无界队列

3.2 Queue接口

继承自Collection，提供两种形式的操作：

• 失败时抛出异常
• 失败时返回null/false

3.3 Deque接口

双向队列，继承自Queue(Double-end queue)，支持在两端进行插入、删除和获取操作，可实现FIFO或LIFO。

使用建议：

1. 推荐使用Deque而非Stack实现栈结构
2. 原因：
   • Deque是接口，遵循面向接口编程原则
   • Stack继承自Vector，使用synchronized实现线程安全