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1. 栈（Stack）
1.1 概念
栈：一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（Last In First Out）的原则。
压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。
出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据在栈顶。
1.2 栈的使用
| 方法 | 功能 |
| Stack() | 构造一个空的栈 |
| E push(E e) | 将e入栈，并返回e |
| E pop() | 将栈顶元素出栈并返回 |
| E peek() | 获取栈顶元素 |
| int size() | 获取栈中有效元素个数 |
| boolean empty() | 检测栈是否为空 |
public static void main(String[] args) {
Stack<Integer> s = new Stack();
s.push(1);
s.push(2);
s.push(3);
s.push(4);
System.out.println(s.size()); // 获取栈中有效元素个数---> 4
System.out.println(s.peek()); // 获取栈顶元素---> 4
s.pop(); // 4出栈，栈中剩余1 2 3，栈顶元素为3
System.out.println(s.pop()); // 3出栈，栈中剩余1 2 栈顶元素为3
if(s.empty()){
System.out.println("栈空");
}else{
System.out.println(s.size());
}
}1.3 栈的模拟实现
从上图中可以看到，Stack继承了Vector，Vector和ArrayList类似，都是动态的顺序表，不同的是Vector是线程安全的。
import java.util.Arrays;
public class MyStack {
//创建一个顺序栈
public int[] elem;
public int usedSize;
public MyStack(){
this.elem = new int[10];
}
//压栈
public void push(int val){
//首先判断栈是不是满了
if(isFull()){
//扩容
elem = Arrays.copyOf(elem,elem.length * 2);
}
elem[usedSize++] = val;
}
//出栈
public int pop(){
if (isEmpty()){
throw new EmptyException("栈是空的！");
}
return elem[--usedSize];
}
//查看栈顶
public int peek(){
if(isEmpty()){
throw new EmptyException("栈是空的！");
}
return elem[usedSize - 1];
}
//判断栈是不是空了
public boolean isEmpty(){
return usedSize == 0;
}
//栈的大小
public int size(){
return usedSize;
}
//判断栈是不是满了
public boolean isFull(){
return usedSize == elem.length;
}
}1.4 栈的应用场景
1.4.1 改变元素的序列
1. 若进栈序列为 1,2,3,4 ，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（C）
A: 1,4,3,2 B: 2,3,4,1 C: 3,1,4,2 D: 3,4,2,1
2.一个栈的初始状态为空。现将元素1、2、3、4、5、A、B、C、D、E依次入栈，然后再依次出栈，则元素出栈的顺序是（C）。
A: 12345ABCDE B: EDCBA54321 C: ABCDE12345 D: 54321EDCBA
1.4.2 将递归转化为循环
// 递归方式
void printList(Node head){
if(null != head){
printList(head.next);
}
System.out.print(head.val + " ");
}Stack<Node> s = new Stack<>();
// 将链表中的结点保存在栈中
Node cur = head;
while(null != cur){
s.push(cur);
cur = cur.next;
}
// 将栈中的元素出栈
while(!s.empty()){
System.out.print(s.pop().val + " ");
}2. 队列（Queue）
2.1 概念
队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(First
In First Out) 入队列：进行插入操作的一端称为队尾（Tail/Rear） 出队列：进行删除操作的一端称为队头
（Head/Front）
2.2 队列的使用
在Java中，Queue是个接口，底层是通过链表实现的。
| 方法 | 功能 |
| boolean offer(E e) | 入队列 |
| E poll() | 出队列 |
| peek() | 获取队头元素 |
| int size() | 获取队列中的有效元素个数 |
| boolean isEmpty() | 检测队列是否为空 |
注意：Queue是个接口，在实例化时必须实例化LinkedList的对象，因为LinkedList实现了Queue接口。
public static void main(String[] args) {
Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
q.offer(1);
q.offer(2);
q.offer(3);
q.offer(4);
q.offer(5); // 从队尾入队列
System.out.println(q.size());
System.out.println(q.peek()); // 获取队头元素
q.poll();
System.out.println(q.poll()); // 从队头出队列，并将删除的元素返回
if(q.isEmpty()){
System.out.println("队列空");
}else{
System.out.println(q.size());
}
}2.3 队列模拟实现
队列中既然可以存储元素，那底层肯定要有能够保存元素的空间，通过前面线性表的学习了解到常见的空间类型有两种：顺序结构 和 链式结构。
小伙伴们思考下：队列的实现使用顺序结构还是链式结构好？【在下列的循环队列解释】
//链式队列
public class MyQueue {
//首先创建结点，用内部类实现
static class Node{
public int val;
public Node next;
//构造方法
public Node(int val){
this.val = val;
}
}
//有个队头指针和队尾指针
public Node head;
public Node last;
//队列的大小
public int usedSize;
//入队
public void offer(int val){
Node node = new Node(val);
if(head == null){//证明队列为空
head = node;
last = node;
}else{//如果有元素了
last.next = node;
last = node;
}
usedSize++;
}
//出队
public int poll() {
//判断队列是否为空
if (empty()) {
throw new EmptyException("队列为空");//自定义异常类
}
int ret = head.val;
head = head.next;
if (head == null) {
last = null;//只有一个结点时，那么last也要置空。因为如果last不置空，出队的结点还是有引用指向它，它就不会被gc回收
}
usedSize--;
return ret;
}
//判断队列是否为空
public boolean empty() {
return usedSize == 0;
}
//查看队头元素
public int peek(){
//判断队列是否为空
if (empty()) {
throw new EmptyException("队列为空");//自定义异常类
}
return head.val;
}
//获得队列大小
public int getUsedSizeize(){
return usedSize;
}
}2.4 循环队列
实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列通常使用数组实现。
如果是普通的顺序队列，就会导致队头标记跑到了数组的末尾，导致存储空间的浪费，这也就是上面的队列实现要使用链式队列的原因
数组下标循环的小技巧
1. 下标最后再往后(offset 小于 array.length): index = (index + offset) % array.length
2. 下标最前再往前(offset 小于 array.length): index = (index + array.length - offset) % array.length
如何区分空与满
1. 通过添加 size 属性记录
2. 保留一个位置
3. 使用标记
代码实现：
//循环队列
public class MyCircularQueue {
private int elem[];
private int front;//表示队列的头
private int rear;//表示队列的尾
//创建循环队列
public MyCircularQueue(int k) {
//如果是浪费空间，这里必须多加一个1
this.elem = new int[k + 1];
}
//判断队列是否为满
public boolean isFull() {
return (rear + 1) % elem.length == front;
}
//入队列
public boolean enQueue(int value) {
//1. 检查是否队列是满的
if (isFull()) {
return false;
}
rear = (rear + 1) % elem.length;
elem[rear] = value;
return true;
}
//出队列
public boolean deQueue() {
//队列为空
if (isEmpty()) {
return false;
}
front = (front + 1) % elem.length;
return true;
}
//得到队头元素
public int Front() {
if (isEmpty()) {
return -1;
}
return elem[front];
}
//得到队尾元素
public int Rear() {
if(isEmpty()) {
return -1;
}
int index = (rear == 0) ? elem.length - 1 : rear-1;
return elem[index];
}
//判读队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return front == rear;
}
}3. 双端队列（Deque）
双端队列（deque）是指允许两端都可以进行入队和出队操作的队列，deque 是 “double ended queue” 的简称。那就说明元素可以从队头出队和入队，也可以从队尾出队和入队。
Deque是一个接口，使用时必须创建LinkedList的对象。
在实际工程中，使用Deque接口是比较多的，栈和队列均可以使用该接口
