Java数据结构-栈、队列常用类（Stack、ArrayDeque、LinkedLList）

数据结构的三要素包括：逻辑结构、存储结构、数据的运算。逻辑结构描述的是数据之间的逻辑关系，分为线性结构（线性表（数组、链表）、栈、队列）和非线性结构（图、树、集合）。物理结构也称为存储结构（顺序存储、链式存储、索引存储、散列存储）。

常见的数据结构分为线性数据结构和非线性数据结构，包括：数组、链表、栈、队列、树、图、散列表等。

 在Java中，数组这种数据结构有专门的实现：不可变数组（int [] array={})、可变数组（ArrayList），同样的链表这种数据结构也有专门的实现类（LinkedList），这些实现类都是java封装好的类，开箱即用。但是，java有没有专门针对于栈、队列这两种数据结构的封装类呢？

结果是肯定的。下面我们来介绍在java这门语言中，对栈、队列这两种数据结构的封装类。

一、栈（Stack、ArrayDeque、LinkedList）

首先来看一下JAVA集合体系图

 

Stack类，正如类名那样，该类是java对栈这种数据结构的封装，我们可以很容易滴使用该类中的方法实现栈的所有功能。下面是该类的五个方法

方法名	返回类型	说明
empty	boolean	判断是否为空
peek	E	只返回栈顶端的元素，不弹出该元素（空栈会抛出异常）
pop	E	弹出栈顶的元素
push	E	将元素压入栈，并返回
search	int	返回最靠近顶端的目标元素到顶端的距离（调用 lastIndexOf）

不过，由于Stack类是继承至Vector,Vector 类在方法上添加了 synchronized ，以达到线程安全的目的，不过 JVM 级别的 synchronized 特别消耗资源，已不被 Java 官方推荐使用。因此，用Stack类作为栈来使用已经不合时宜。

 ArrayDeque类实现了Deque接口，而Deque接口又继承至Queue接口，Queue是一个单向队列，在头部进行remove()、poll()出队操作，在尾部进行add()、offer()入队操作，使用peek()、element()方法检索队列头。下面的表格给出了Queue接口的方法，

boolean	add(E e)  将指定的元素插入到此队列中，如果可以立即执行此操作，而不会违反容量限制， true在成功后返回 IllegalStateException如果当前没有可用空间，则抛出IllegalStateException。
E	element()  检索，但不删除，这个队列的头。
boolean	offer(E e)  如果在不违反容量限制的情况下立即执行，则将指定的元素插入到此队列中。
E	peek()  检索但不删除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null 。
E	poll()  检索并删除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null 。
E	remove()  检索并删除此队列的头。

 Deque接口定义了双端队列，deque（double-ended queue，双端队列）是一种具有队列和栈的性质的数据结构，它允许两端都可以进行入和出队操作的队列，即元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队。因此。Deque即可当成队列使用，也可当成栈使用。下面是Deque中定义的方法：

boolean	add(E e)  将指定的元素插入此双端队列表示的队列中（换句话说，在此双端队列的尾部），如果它是立即可行且不会违反容量限制，返回 true在成功时和抛出 IllegalStateException如果当前没有空间可用的。
void	addFirst(E e)  插入此双端队列的前面，如果它是立即可行且不会违反容量限制，抛出一个指定的元素 IllegalStateException如果当前没有空间可用。
void	addLast(E e)  在插入如果它是立即可行且不会违反容量限制，抛出此双端队列的末尾指定元素 IllegalStateException如果当前没有空间可用。
boolean	contains(Object o)  如果此deque包含指定的元素，则返回 true 。
Iterator<E>	descendingIterator()  以相反的顺序返回此deque中的元素的迭代器。
E	element()  检索但不删除由此deque表示的队列的头部（换句话说，该deque的第一个元素）。
E	getFirst()  检索，但不删除，这个deque的第一个元素。
E	getLast()  检索，但不删除，这个deque的最后一个元素。
Iterator<E>	iterator()  以正确的顺序返回此deque中的元素的迭代器。
boolean	offer(E e)  将指定的元素插入由此deque表示的队列（换句话说，在该deque的尾部），如果可以立即执行，而不违反容量限制， true在成功时 false如果当前没有可用空间，则返回false。
boolean	offerFirst(E e)  在此deque的前面插入指定的元素，除非它会违反容量限制。
boolean	offerLast(E e)  在此deque的末尾插入指定的元素，除非它会违反容量限制。
E	peek()  检索但不删除由此deque表示的队列的头部（换句话说，此deque的第一个元素），如果此deque为空，则返回 null 。
E	peekFirst()  检索，但不删除，此deque的第一个元素，或返回 null如果这个deque是空的。
E	peekLast()  检索但不删除此deque的最后一个元素，如果此deque为空，则返回 null 。
E	poll()  检索并删除由此deque（换句话说，此deque的第一个元素）表示的队列的 null如果此deque为空，则返回 null 。
E	pollFirst()  检索并删除此deque的第一个元素，如果此deque为空，则返回 null 。
E	pollLast()  检索并删除此deque的最后一个元素，如果此deque为空，则返回 null 。
E	pop()  从这个deque表示的堆栈中弹出一个元素。
void	push(E e)  将元素推送到由此deque表示的堆栈（换句话说，在此deque的头部），如果可以立即执行此操作而不违反容量限制，则抛出 IllegalStateException如果当前没有可用空间）。
E	remove()  检索并删除由此deque表示的队列的头（换句话说，该deque的第一个元素）。
boolean	remove(Object o)  从此deque中删除指定元素的第一个出现。
E	removeFirst()  检索并删除此deque的第一个元素。
boolean	removeFirstOccurrence(Object o)  从此deque中删除指定元素的第一个出现。
E	removeLast()  检索并删除此deque的最后一个元素。
boolean	removeLastOccurrence(Object o)  从此deque中删除指定元素的最后一次出现。
int	size()  返回此deque中的元素数。

ArrayDeque类实现了Deque接口 ,类内方法基本与Deque一致。不过ArrayDeque类的底层是一个环形数组，具体来说在逻辑结构上是一个环形，但是实际存储结构上是一个一维数组。

下面是该类的常用方法 

boolean	add(E e)  在此deque的末尾插入指定的元素。
void	addFirst(E e)  在此deque前面插入指定的元素。
void	addLast(E e)  在此deque的末尾插入指定的元素。
void	clear()  从这个deque中删除所有的元素。
ArrayDeque<E>	clone()  返回此deque的副本。
boolean	contains(Object o)  如果此deque包含指定的元素，则返回 true 。
Iterator<E>	descendingIterator()  以相反的顺序返回此deque中的元素的迭代器。
E	element()  检索，但不删除，由这个deque表示的队列的头。
E	getFirst()  检索，但不删除，这个deque的第一个元素。
E	getLast()  检索，但不删除，这个deque的最后一个元素。
boolean	isEmpty()  如果此deque不包含元素，则返回 true 。
Iterator<E>	iterator()  返回此deque中的元素的迭代器。
boolean	offer(E e)  在此deque的末尾插入指定的元素。
boolean	offerFirst(E e)  在此deque前面插入指定的元素。
boolean	offerLast(E e)  在此deque的末尾插入指定的元素。
E	peek()  检索但不删除由此deque表示的队列的头部，如果此deque为空，则返回 null 。
E	peekFirst()  检索但不删除此deque的第一个元素，如果此deque为空，则返回 null 。
E	peekLast()  检索但不删除此deque的最后一个元素，或返回 null如果此deque为空）。
E	poll()  检索并删除由此deque（换句话说，该deque的第一个元素）表示的队列的 null如果此deque为空，则返回 null 。
E	pollFirst()  检索并删除此deque的第一个元素，如果此deque为空，则返回 null 。
E	pollLast()  检索并删除此deque的最后一个元素，如果此deque为空，则返回 null 。
E	pop()  从这个deque表示的堆栈中弹出一个元素。
void	push(E e)  将元素推送到由此deque表示的堆栈上。
E	remove()  检索并删除由此deque表示的队列的头部。
boolean	remove(Object o)  从此deque中删除指定元素的单个实例。
E	removeFirst()  检索并删除此deque的第一个元素。
boolean	removeFirstOccurrence(Object o)  删除此deque中指定元素的第一个出现（从头到尾遍历deque时）。
E	removeLast()  检索并删除此deque的最后一个元素。
boolean	removeLastOccurrence(Object o)  删除此deque中指定元素的最后一次（从头到尾遍历deque时）。
int	size()  返回此deque中的元素数。
Spliterator<E>	spliterator()  创建一个late-binding和失败快速 Spliterator在这个deque的元素。
Object[]	toArray()  以适当的顺序返回一个包含此deque中所有元素的数组（从第一个到最后一个元素）。
<T> T[]	toArray(T[] a)  以正确的顺序返回一个包含此deque中所有元素的数组（从第一个到最后一个元素）; 返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。

 LinkedList的底层维护了一个双向链表，它同时实现了List接口和Deque对口，因此它既可以看作一个顺序容器，又可以看作一个队列(Queue)，同时又可以看作一个栈(stack)，换句话说，它同时具备双向链表和双端队列特点。从继承图上来看，该类实现了Deque接口，因此可以使用接口中的方法。

boolean	add(E e)  将指定的元素追加到此列表的末尾。
void	add(int index, E element)  在此列表中的指定位置插入指定的元素。
boolean	addAll(Collection<? extends E> c)  按照指定集合的迭代器返回的顺序将指定集合中的所有元素追加到此列表的末尾。
boolean	addAll(int index, Collection<? extends E> c)  将指定集合中的所有元素插入到此列表中，从指定的位置开始。
void	addFirst(E e)  在该列表开头插入指定的元素。
void	addLast(E e)  将指定的元素追加到此列表的末尾。
void	clear()  从列表中删除所有元素。
Object	clone()  返回此 LinkedList的浅版本。
boolean	contains(Object o)  如果此列表包含指定的元素，则返回 true 。
Iterator<E>	descendingIterator()  以相反的顺序返回此deque中的元素的迭代器。
E	element()  检索但不删除此列表的头（第一个元素）。
E	get(int index)  返回此列表中指定位置的元素。
E	getFirst()  返回此列表中的第一个元素。
E	getLast()  返回此列表中的最后一个元素。
int	indexOf(Object o)  返回此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1。
int	lastIndexOf(Object o)  返回此列表中指定元素的最后一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1。
ListIterator<E>	listIterator(int index)  从列表中的指定位置开始，返回此列表中元素的列表迭代器（按适当的顺序）。
boolean	offer(E e)  将指定的元素添加为此列表的尾部（最后一个元素）。
boolean	offerFirst(E e)  在此列表的前面插入指定的元素。
boolean	offerLast(E e)  在该列表的末尾插入指定的元素。
E	peek()  检索但不删除此列表的头（第一个元素）。
E	peekFirst()  检索但不删除此列表的第一个元素，如果此列表为空，则返回 null 。
E	peekLast()  检索但不删除此列表的最后一个元素，如果此列表为空，则返回 null 。
E	poll()  检索并删除此列表的头（第一个元素）。
E	pollFirst()  检索并删除此列表的第一个元素，如果此列表为空，则返回 null 。
E	pollLast()  检索并删除此列表的最后一个元素，如果此列表为空，则返回 null 。
E	pop()  从此列表表示的堆栈中弹出一个元素。
void	push(E e)  将元素推送到由此列表表示的堆栈上。
E	remove()  检索并删除此列表的头（第一个元素）。
E	remove(int index)  删除该列表中指定位置的元素。
boolean	remove(Object o)  从列表中删除指定元素的第一个出现（如果存在）。
E	removeFirst()  从此列表中删除并返回第一个元素。
boolean	removeFirstOccurrence(Object o)  删除此列表中指定元素的第一个出现（从头到尾遍历列表时）。
E	removeLast()  从此列表中删除并返回最后一个元素。
boolean	removeLastOccurrence(Object o)  删除此列表中指定元素的最后一次出现（从头到尾遍历列表时）。
E	set(int index, E element)  用指定的元素替换此列表中指定位置的元素。
int	size()  返回此列表中的元素数。
Spliterator<E>	spliterator()  在此列表中的元素上创建late-binding和故障快速 Spliterator 。
Object[]	toArray()  以正确的顺序（从第一个到最后一个元素）返回一个包含此列表中所有元素的数组。
<T> T[]	toArray(T[] a)  以正确的顺序返回一个包含此列表中所有元素的数组（从第一个到最后一个元素）; 返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。

由于LinkedList与ArrayDeque都是实现了Deque接口，因此这两个类中定义的方法几乎完全相同，因此这两个类的用法也几乎没有什么差异，虽然对于使用者而言，用这两个类都可以轻而易举的实现栈、队列的功能。