公眾號：ByteCode，致力于分享最新技術原創文章，涉及 Kotlin、Jetpack、譯文、系統源碼、 LeetCode / 劍指 Offer / 多線程 / 國內外大廠算法題 等等一系列文章。

在 LeetCode 上不知不覺已經刷了 210+ 題，總提交次數 1000+ 次，從這篇文章開始，每篇算法類型的文章，將會做成動畫的形式，每篇文章都會用 Java 和 kotlin 去實現，并且每道題目都有解題思路、時間復雜度、空間復雜度和源代碼，更多內容點擊下方鏈接前去查看。

• 劍指 Offer 及國內外大廠面試題解：在線閱讀
• LeetCode 系列題解：在線閱讀

通過這篇文章你將學習到以下內容：

• 棧的定義
• 棧的實現
  • 為什么不推薦使用 Java 棧
    • 性能低
    • 破壞了原有的數據結構
  • 不推薦使用了，為什么現在還在用
  • 為什么推薦使用 Deque 接口替換棧
    • 效率比 Java 棧快
    • 屏蔽掉無關的方法
  • Stack 和 ArrayDeque 區別
  • 棧的時間復雜度
• 棧的應用：有效的括號

棧的定義

棧是 后入先出（LIFO） 的數據結構，入棧通常使用 push 操作，往棧中插入數據到棧底，出棧使用 pop 操作，從棧頂刪除數據。入棧和出棧操作動畫如下所示。

棧的實現

棧常用的實現方式是通過動態數組來實現的，在 Java 和 Kotlin 中也內置了棧庫 Stack，但是 Stack 已經不推薦使用了。

為什么不推薦使用

• 性能低

性能低是因為 Stack 繼承自 Vector， 而 Vector 在每個方法中都加了鎖，如下所示：

...... public synchronized void trimToSize() { }public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) { }public synchronized void setSize(int newSize) { }public synchronized int capacity() { }public synchronized int size() { }public synchronized boolean isEmpty() { } ......

由于需要兼容老的項目，很難在原有的基礎上進行優化，因此 Vector 就被淘汰掉了，使用 ArrayList 和 CopyOnWriteArrayList 來代替，如果在非線程安全的情況下可以使用 ArrayList，線程安全的情況下可以使用 CopyOnWriteArrayList 。

• 破壞了原有的數據結構

棧的定義是在一端進行 push 和 pop 操作，除此之外不應該包含其他 入棧和出棧 的方法，但是 Stack 繼承自 Vector，使得 Stack 可以使用父類 Vector 公有的方法，如下所示。

val stack = Stack<Int>() stack.push(6) stack.add(1,10) stack.removeAt(1) stack.pop() stack.addAll(arrayListOf()) ......

正如你所見，除了調用 push() 和 pop() 方法之外，還可以調用 addXXX() 、 removeXXX() 等等方法，但是這樣會破壞棧原有的結構。所以對于棧的數據結構，不應該有可以在任何位置添加或者刪除元素的能力。

為什么現在還在用

但是為什么在實際項目中還有很多小伙伴在使用 Stack。如果你經常刷 LeetCode 應該會見到很多小伙伴使用 Stack 做相關的算法題。總結了一下主要有兩個原因。

• JDK 官方是不推薦使用 Stack，之所以還有很多人在使用，是因為 JDK 并沒有加 deprecation 注解，只是在文檔和注釋中聲明不建議使用，但是很少有人會去關注其實現細節
• 在做算法題的時候，關注點在解決問題的算法邏輯思路上，并不會關注在不同語言下 Stack 實現細節，但是對于使用 Java 語言的開發者，不僅需要關注算法邏輯本身，也需要關注它的實現細節

為什么推薦使用 Deque 接口替換棧

如果 JDK 不推薦使用 Stack，那應該使用什么集合類來替換棧，一起看看官方的文檔。

正如圖中標注部分所示，棧的相關操作應該由 Deque 接口來提供，推薦使用 Deque 這種數據結構， 以及它的子類，例如 ArrayDeque。

val stack: Deque<Int> = ArrayDeque()

使用 Deque 接口來實現棧的功能有什么好處：

• 速度比 Stack 快

這個類作為棧使用時可能比 Stack 快，作為隊列使用時可能比 LinkedList 快。因為原來的 Java 的 Stack 繼承自 Vector，而 Vector 在每個方法中都加了鎖，而 Deque 的子類 ArrayDeque 并沒有鎖的開銷。

• 屏蔽掉無關的方法

原來的 Java 的 Stack，包含了在任何位置添加或者刪除元素的方法，這些不是棧應該有的方法，所以需要屏蔽掉這些無關的方法。

聲明為 Deque 接口可以解決這個問題，在接口中聲明棧需要用到的方法，無需管子類是如何是實現的，對于上層使用者來說，只可以調用和棧相關的方法。

Stack 和 ArrayDeque 區別如下所示。

集合類型數據結構是否線程安全

Stack	數組	是
ArrayDeque	數組	否

Stack 常用的方法如下所示。

操作方法

入棧	push(E item)
出棧	pop()
查看棧頂	peek() 為空時返回 null

ArrayDeque 常用的方法如下所示。

操作方法

入棧	push(E item)
出棧	poll() 棧為空時返回 null pop() 棧為空時會拋出異常
查看棧頂	peek() 為空時返回 null

棧的時間復雜度

棧的核心實現是通過動態數組來實現的，所以在擴容的時候，時間復雜度為 O(n)，其他操作例如 push(E item) 和 pop() 、 peek() 等等時間復雜度為 O(1)。

棧的應用：有效的括號

題解已收藏于 https://github.com/hi-dhl/Leetcode-Solutions-with-Java-And-Kotlin。每道題目都會用 Java 和 kotlin 去實現，并且每道題目都有解題思路、時間復雜度、空間復雜度和源代碼，

題目描述

給定一個字符串, 只包括 ‘(’，’)’，’{’，’}’，’[’，’]’，判斷字符串是否有效

有效字符串需要滿足以下條件：

• 左括號必須用相同類型的右括號閉合
• 左括號必須以正確的順序閉合

注意空字符串可被認為是有效字符串。

Example 1:Input: "()"Output: trueExample 2:Input: "()[]{}"Output: trueExample 3:Input: "(]"Output: falseExample 4:Input: "([)]"Output: falseExample 5:Input: "{[]}"Output: true

算法流程

如果遇到左括號，將對應的右括號壓入棧中

如果遇到右括號

• 判斷當前棧是否為空
• 如果不為空，判斷當前元素是否和棧頂元素相等
• 如果不相等，發現了不符合的括號，提前返回 false，結束循環

重復執行「步驟 1」 和「步驟 2」

循環結束之后，通過判斷棧是否為空，來檢查是否是有效的括號

復雜度分析

假設字符串的長度為 N 則：

• 時間復雜度：O(N)。正確有效的括號需要遍歷了一次字符串，所需要的時間復雜度為 O(N)。
• 空間復雜度：O(N)。如果輸入字符串全是左括號，例如 (((((((，棧的大小即為輸入字符串的長度，所需要的空間復雜度為 O(N)

Kotlin 實現

class Solution {fun isValid(s: String): Boolean {val stack = ArrayDeque<Char>()// 開始遍歷字符串for (c in s) {when (c) {// 遇到左括號，將對應的右括號壓入棧中'(' -> stack.push(')')'[' -> stack.push(']')'{' -> stack.push('}')else -> {// 遇到右括號，判斷當前元素是否和棧頂元素相等，不相等提前返回，結束循環if (stack.isEmpty() || stack.poll() != c) {return false}}}}// 通過判斷棧是否為空，來檢查是否是有效的括號return stack.isEmpty()} }

Java 實現

class Solution {public boolean isValid(String s) {Deque<Character> stack = new ArrayDeque<Character>();// 開始遍歷字符串for (int i = 0; i < s.length(); i++) {char c = s.charAt(i);// 遇到左括號，則將其對應的右括號壓入棧中if (c == '(') {stack.push(')');} else if (c == '[') {stack.push(']');} else if (c == '{') {stack.push('}');} else {// 遇到右括號，判斷當前元素是否和棧頂元素相等，不相等提前返回，結束循環if (stack.isEmpty() || stack.poll() != c) {return false;}}}// 通過判斷棧是否為空，來檢查是否是有效的括號return stack.isEmpty();} }

倉庫 KtKit 是用 Kotlin 語言編寫的小巧而實用的工具庫，包含了項目中常用的一系列工具, 正在逐漸完善中。

• KtKit 倉庫地址：https://github.com/hi-dhl/KtKit
• KtKit 在線閱讀：https://ktkit.hi-dhl.com

如果這個倉庫對你有幫助，請在倉庫右上角幫我 star 一下，非常感謝你的支持，同時也歡迎你提交 PR

如果有幫助 點個贊 就是對我最大的鼓勵

代碼不止，文章不停

歡迎關注公眾號：ByteCode，持續分享最新的技術

---

最后推薦我一直在更新維護的項目和網站：

• 個人博客，將所有文章進行分類，歡迎前去查看 https://hi-dhl.com

• 計劃建立一個最全、最新的 AndroidX Jetpack 相關組件的實戰項目 以及 相關組件原理分析文章，正在逐漸增加 Jetpack 新成員，倉庫持續更新，歡迎前去查看：AndroidX-Jetpack-Practice

• LeetCode / 劍指 offer / 國內外大廠面試題 / 多線程 題解，語言 Java 和 kotlin，包含多種解法、解題思路、時間復雜度、空間復雜度分析
  

  • 劍指 offer 及國內外大廠面試題解：在線閱讀
  • LeetCode 系列題解：在線閱讀

• 最新 Android 10 源碼分析系列文章，了解系統源碼，不僅有助于分析問題，在面試過程中，對我們也是非常有幫助的，倉庫持續更新，歡迎前去查看 Android10-Source-Analysis

• 整理和翻譯一系列精選國外的技術文章，每篇文章都會有譯者思考部分，對原文的更加深入的解讀，倉庫持續更新，歡迎前去查看 Technical-Article-Translation

總結

以上是生活随笔為你收集整理的算法动画图解 | 被 “废弃“ 的 Java 栈，为什么还在用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。