泛型栈详解

逃离我推掉我的手 2024-03-17 23:17 82阅读 0赞

#### 泛型栈 ####

*  泛型
 *   *  什么是泛型
     *  泛型的好处
 *  泛型栈
 *   *  什么是泛型栈
     *  泛型栈的好处
 *  代码实现

## 泛型 ##

### 什么是泛型 ###

泛型是一种在编程语言中使用的概念，它允许在定义类、接口或方法时使用一个或多个类型参数。通过使用泛型，可以编写通用的代码，可以在不同类型的数据上工作，提高了代码的可重用性和类型安全性。

### 泛型的好处 ###

1.类型安全：通过使用泛型，可以在编译时捕获类型错误，而不是在运行时出现错误。  
2.代码重用：可以编写通用的代码，可以在不同类型之间共享，减少冗余代码的编写。  
3.性能优化：由于泛型代码是类型安全的，编译器可以针对特定类型进行优化，提高代码的性能。

例如，在Java中，可以使用泛型来定义一个通用的List容器，在实例化List时指定要存储的元素类型。这样可以在不同的场景中使用相同的List类，而不需要为每种数据类型创建单独的容器类。这种方式增加了代码的灵活性和可重用性。

## 泛型栈 ##

### 什么是泛型栈 ###

泛型栈是一种利用泛型概念实现的数据结构，它可以存储不同类型的元素。在泛型栈中，可以通过指定类型参数来定义要存储的元素类型，并在栈上执行常见的操作，如压栈（Push）和弹栈（Pop）。

泛型栈的定义通常会使用类或接口，并使用角括号（<>）来指定类型参数。

### 泛型栈的好处 ###

1、避免类型转换错误：通过使用泛型，可以避免在使用栈时需要频繁进行类型转换的问题。泛型栈在编译时就会进行类型检查，确保只能存储指定类型的元素，从而提高了代码的类型安全性。  
2、提高代码的可读性和可维护性：泛型栈可以对不同类型的数据进行存储和操作，使得代码更加通用和可读。不需要为每种数据类型创建不同的栈类，减少了冗余代码的编写，提高了代码的可维护性。  
3、代码重用：通过定义泛型栈，可以在不同的场景中使用相同的栈实现逻辑，而不需要为每种类型重新实现栈。这样可以减少重复代码，提高代码的重用性和可扩展性。  
4、性能优化：由于泛型栈是在编译时就确定了要存储的类型，因此编译器可以在生成机器码时对代码进行优化。这可能导致更高效的运行时性能，因为不再需要运行时的类型检查和转换。  
5、对数据类型的限制：通过使用泛型，可以对存储在栈中的数据类型进行限制。这意味着只能存储指定类型的元素，提供了更严格的数据约束，减少了潜在的错误和异常情况的发生。

总的来说，泛型栈提供了更灵活、类型安全和可重用的数据结构，可以简化代码实现，并提高代码的可读性、可维护性和性能。

## 代码实现 ##

假设我们有一个数组，并且要不断实现入栈出栈操作，所以，入栈顺序为1,2；出栈为2,1；  
图片: ![数组进栈][f70fd00bdaf249c3a5b3039765b2de61.png]  
首先我们定义一个数组并给他一个初始值：

public static int[] data = new int[5];

我们需要一个类似指针的变量来确定数组最后的位置：

public static int size = 0;

然后我们来写入栈方法：

public void push(int i){
        
            data[size ++] = i;
            if (size == data.length){
        
                data = Arrays.copyOf(data,data.length * 2);
            }
        }

假设我们传入一个1，那么i = 1。size = 0，因为是size++，所以顺序为data\[0\] = 1, size+1 = 1。当size等于数组长度时，此时我进继续入栈，会造成数组越界，需要进行扩容操作。

接下来是出栈方法：

public int pop(){
        
            if(size == 0){
        
                throw new RuntimeException("栈为空")；
            }
            int old = data[size-1];
            size = size - 1;
            return old;
    
        }

需要注意的是，size代表下一个即将入栈的坐标，所以size是没有元素的，size-1代表即将入栈的元素。  
完整代码为：

public class DemoStack {
        
    
        public static int[] data = new int[5];
    
        public static int size = 0;
    
        /**
         * 
         * @param i
         */
        public void push(int i){
        
            data[size ++] = i;
            if (size == data.length){
        
                data = Arrays.copyOf(data,data.length * 2);
            }
        }
    
        public int pop(){
        
            if(size == 0){
        
                throw new RuntimeException("栈为空");
            }
            int old = data[size-1];
            size = size - 1;
            return old;
    
        }
    
    
    }

泛型栈就是我要入栈的不止是上述代码的int类型，可以是其他类型。所以我们只需要将int改为E

public class EDemoStack<E> {
        
    
        public  Object[] data = new Object[5];
    
        public  int size = 0;
    
        /**
         *
         * @param i
         */
        public void push(E i){
        
            data[size ++] =  i;
            if (size == data.length){
        
                data = Arrays.copyOf(data,data.length * 2);
            }
        }
    
        public E pop(){
        
            if(size == 0){
        
                throw new RuntimeException("栈为空");
            }
            E old = (E) data[size-1];
            size = size - 1;
            return old;
    
        }
        
    }

这样，我们的代码就完成了。下面我们来对代码进行一个测试：

public static void main(String[] args) {
        
            EDemoStack<String> stack = new EDemoStack<>();
            stack.push("123");
            stack.push("喜羊羊");
            stack.push("aaa");
            System.out.println(stack.pop());
            System.out.println(stack.pop());
            System.out.println(stack.pop());
        }

输出结果：  
![在这里插入图片描述][09d9e2fc83164802b13f129bd7a550bc.png]

[f70fd00bdaf249c3a5b3039765b2de61.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/00228c0289a649669516d0ae51dfed14.png
[09d9e2fc83164802b13f129bd7a550bc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/f588d1144c2f4370bf4f16e49de5eefa.png