栈
栈定义
栈（stack ）又称堆栈，它是运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除操作，不允许在其他任何位置进行插入、查找、删除等操作。
表中进行插入、删除操作的一端称为栈顶（top） ，栈顶保存的元素称为栈顶元素。相对的，表的另一端称为栈底（bottom）
当栈中没有数据元素时称为空栈；
向一个栈插入元素又称为 进栈或 入栈；
从一个栈中删除元素又称为 出栈或 退栈。
由于栈的插入和删除操作仅在栈顶进行，后进栈的元素必定先出栈，
所以又把堆栈称为 后进先出表（Last In First Out，简称LIFO）
栈接口，定义了栈的主要操作
记住针对栈的专业词汇：push、pop、peek
public interface Stack {
// 返回堆栈的大小
public int getSize();
// 判断堆栈是否为空
public boolean isEmpty();
// 数据元素 e 入栈
public void push(Object e);
// 栈顶元素出栈
public Object pop();
// 取栈顶元素
public Object peek();
}
栈的存储结构
顺序栈
和线性表类似，堆栈也有两种基本的存储结构：顺序存储结构和链式存储结构。
顺序栈是使用顺序存储结构实现的堆栈，即利用一组地址连续的存储单元依次存放堆栈中的数据元素。
由于堆栈是一种特殊的线性表，因此在线性表的顺序存储结构的基础上，选择线性表的一端作为栈顶即可。
根据数组操作的特性，选择数组下标大的一端，即线性表顺序存储的表尾来作为栈顶，此时入栈、出栈等操作可以在Ο(1)时间完成。
由于堆栈的操作都在栈顶完成，因此在顺序栈的实现中需要附设一个指针 top 来动态的指示栈顶元素在数组中的位置。
通常 top 可以用栈顶元素所在数组下标来表示，top= -1 时表示空栈。
链栈
链栈即采用链表作为存储结构实现的栈。
当采用单链表存储线性表后，根据单链表的操作特性选择单链表的头部作为栈顶，此时，入栈、出栈等操作可以在Ο(1)内完成。
由于堆栈的操作只在线性表的一端进行，在这里使用带头结点的单链表或不带头结点的单链表都可以。
使用带头结点的单链表时，结点的插入和删除都在头结点之后进行；
使用不带头结点的单链表时，结点的插入和删除都在链表的首结点上进行。
队列
队列定义
队列（queue ）简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除。
在队列中把插入数据元素的一端称为 队尾（rear），
删除数据元素的一端称为 队首（front）。
向队尾插入元素称为 进队或入队，新元素入队后成为新的队尾元素；
从队列中删除元素称为 离队或出队，元素出队后，其后续元素成为新的队首元素。
由于队列的插入和删除操作分别在队尾和队首进行，每个元素必然按照进入的次序离队，
也就是说先进队的元素必然先离队，所以称队列为先进先出表（First In First Out,简称FIFO）。
对于队列的主要操作是入队和出队操作
public interface Queue {
// 返回队列的大小
public int getSize();
// 判断队列是否为空
public boolean isEmpty();
// 数据元素 e 入队
public void enqueue(Object e);
// 队首元素出队
public Object dequeue();
// 取队首元素
public Object peek();
}
队列的存储结构
顺序队列
方法1：使用数组作为存储结构：
缺点：通过出队操作将数据弹出队列后，front之前的空间还能够再次得到吗？
不能。所以使用普通数组实现队列，就再也不能使用front之前的空间了，这会导致大量空间丢失
方法2：使用循环数组作为存储结构：
为了解决这个问题，将普通数组换成循环数组。在循环数组中，末尾元素的下一个元素不是数组外，而是数组的头元素。 这样就能够再次使用front之前的存储空间了
链式队列
队列的链式存储可以使用单链表来实现。
为了操作实现方便，这里采用带头结点的单链表结构。
根据单链表的特点，选择链表的头部作为队首，链表的尾部作为队尾。
除了链表头结点需要通过一个引用来指向之外，还需要一个对链表尾结点的引用，以方便队列的入队操作的实现。
为此一共设置两个指针，一个队首指针和一个队尾指针，如图所示。
队首指针指向队首元素的前一个结点，即始终指向链表空的头结点，队尾指针指向队列当前队尾元素所在的结点。
当队列为空时，队首指针与队尾指针均指向空的头结点
双端队列 deque
双端队列 double ended queue 缩写 deque 通常读为“deck”
所谓双端队列是指两端都可以进行进队和出队操作的队列，如下图所示，将队列的两端分别称为前端和后端，两端都可以入队和出队。其元素的逻辑结构仍是线性结构
在双端队列进队时：前端进的元素排列在队列中后端进的元素的前面，后端进的元素排列在队列中前端进的元素的后面。在双端队列出队时，无论前端出还是后端出，先出的元素排列在后出的元素的前面。
输出受限的双端队列，即一个端点允许插入和删除，另一个端点只允许插入的双端队列。
输入受限的双端队列，即一个端点允许插入和删除，另一个端点只允许删除的双端队列。
双端队列既可以用来队列操作，也可以用来实现栈操作（只操作一端就是栈了）
Java中的栈和队列
Stack类：栈类 过时 public class Stack
Queue：队列类
Deque：双端队列（栈操作建议使用）
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
public interface Deque<E> extends Queue<E>
public interface Queue<E> extends Collection<E> //扩展了java.util.Collection接口
扩展了java.util.Collection接口 Queue使用时要尽量避免Collection的add()和remove()方法，而是要使用offer()来加入元素，使用poll()来获取并移出元素。它们的优点是通过返回值可以判断成功与否，add()和remove()方法在失败的时候会抛出异常。 如果要使用前端而不移出该元素，使用element()或者peek()方法。
所以Java中实现栈和队列操作都可以通过使用LinkedList类实现，当然底层使用的是链表。
public class ArrayDeque<E> extends AbstractCollection<E>
implements Deque<E>, Cloneable, Serializable
ArrayDeque是Deque 接口大小可变的数组的实现，ArrayDeque是线程不安全的，在没有外部同步的情况下，不能再多线程环境下使用。
ArrayDeque是Deque的实现类，可以作为栈来使用，效率高于Stack；也可以作为队列来使用，效率高于LinkedList。需要注意的是，ArrayDeque不支持null值。
案例：
/**
* 功能：模拟生活中罗盘子案例
* 技能：LinkedList
*
* LinkedList既可以当做线性表处理，也可以当做栈、队列使用
* @author Administrator*
*/
public class TestDeque {
public static void main(String[] args) {
//创建一个栈
Deque deque = new LinkedList();
//罗盘子:入栈
// deque.addFirst("盘子1");
// deque.addFirst("盘子2");
// deque.addFirst("盘子3");
deque.push("盘子1");
deque.push("盘子2");
deque.push("盘子3");
//获取最上面的盘子：获取栈顶元素
// System.out.println(deque.getFirst());
// System.out.println(deque.getFirst());
// System.out.println(deque.getFirst());
System.out.println(deque.peek());
System.out.println(deque.peek());
System.out.println(deque.peek());
//拿走盘子：出栈
// System.out.println(deque.removeFirst());
// System.out.println(deque.removeFirst());
// System.out.println(deque.removeFirst());
System.out.println(deque.pop());
System.out.println(deque.pop());
System.out.println(deque.pop());
}
}
/**
* 功能：模拟生活中超市购物排队结算
* 技能：使用LinkedList实现队列的操作
*
* @author Administrator
*
*/
public class TestQueue {
public static void main(String[] args) {
//创建一个队列
java.util.Queue queue = new LinkedList();
//入队
queue.offer("张三");
queue.offer("李四");
queue.offer("王五");
//获取队头元素
System.out.println(queue.element());
System.out.println(queue.element());
System.out.println(queue.element());
//出队
System.out.println(queue.remove());
System.out.println(queue.poll());
queue.offer("赵六");
System.out.println(queue.poll());
System.out.println(queue.poll());
System.out.println(queue.poll());
System.out.println(queue.poll());
System.out.println(queue.poll());
}
}
/**
* 借助栈实现进制转换（10----2）
* @author Administrator
*
*/
public class TestConversion {
public static void main(String[] args) {
int n = 13;
int t = n;
//String str = "";
Deque<Integer> deque = new LinkedList<Integer>();
while(t>0){
//除以2得到余数作为二进制位
int mod = t%2;
//System.out.print(mod);
//str = mod + str;
deque.push(mod);
//除以2得到商作为被除数继续
int result = t/2;
t = result;
}
System.out.print(n+"--------->");
while(!deque.isEmpty()){
System.out.print(deque.pop());
}
}
}
