调整数组大小

选择用数组表示栈内容意味着用例必须预先估计栈的最大容量。在 Java 中，栈一旦创建，其大小是无法改变的，因此栈使用的空间只能是这个最大容量的一部分。选择大容量的用例在栈为空或几乎为空时会浪费大量的内存。因此，我们修改了数组的实现，动态调整数组 a[] 的大小，使得它既足以保存所有元素，又不至于浪费过多的空间。实际上，完成这些目标非常简单。首先实现一个方法将栈移动到另一个大小不同的数组中：

// 调整数组大小:实质上是创建了一个新的指定大小的数组，再将值赋入
private void resize(int max){ Item[] temp = (Item[])new Object[max];for(int i = 0; i < N; i++){temp[i] = a[i];}a = temp;
}

在 push() 中，检查数组是否太小。具体来说，我们会通过检查栈大小N和数组大小 a.length() 是否相等来检查数组是否能容纳新的元素。如果没有多余的空间，我们会将数组的长度加倍。然后就可以和从前一样用 a[N++] = item 插入新元素了。

public void push(Item item)
{   // 将元素添加到栈顶if(a.length == N){resize(2 * a.length); // 如果栈满了，则将栈扩容一倍，1->2.2->4,4->8}a[N++] = item;
}

类似，在 pop() 中，首先删除栈顶的元素，然后如果数组太大我们就将它的长度减半。稍加思考，你就明白正确的检测条件是栈大小是否小于数组的四分之一。在数组长度被减半后，它的状态约为半满，在下次需要改变数组大小之前仍然能够多次 push() 和 pop() 操作。

public Item pop()
{   // 从栈顶删除元素Item item = a[--N];a[N] = null; // 避免对象游离if (N > 0 && a.length/4 == N) // 如果栈的中的元素达到了栈的1/4，则将栈容量减半{resize(a.length/2);}
return item;
}

完整代码（包含迭代）：

import java.util.Iterator;/*** 下压栈（能够动态调整数组大小的实现）*/public class ResizingArrayStack<Item> implements Iterable<Item> {private Item a[] = (Item[])new Object[1]; // 栈中元素private int N; // 栈中元素个数public boolean isEmpty(){return N == 0;} // 元素个数为0则栈空public int size(){return N;}private void resize(int max){Item[] temp = (Item[])new Object[max];for(int i = 0; i < N; i++){temp[i] = a[i];}a = temp;}public void push(Item item){   // 将元素添加到栈顶if(a.length == N) resize(a.length * 2); // 如果栈满了，则将栈扩容一倍，1->2.2->4,4->8a[N++] = item;}public Item pop(){   // 从栈顶删除元素Item item = a[--N];a[N] = null;if(N > 0 && a.length/4 == N) resize(a.length/2); // 如果栈的中的元素达到了栈的1/4，则将栈容量减半return item;}@Overridepublic Iterator<Item> iterator() {return new ReverseArrayIterator();}private class ReverseArrayIterator implements Iterator<Item>{   // 支持后进先出的迭代private int i = N;@Overridepublic boolean hasNext() {return i > 0;}@Overridepublic Item next() {return a[--i];}@Overridepublic void remove() {}}public static void main(String[] args) {ResizingArrayStack<String> stack = new ResizingArrayStack<>();stack.push("数据1");stack.push("数据2");stack.push("数据3");for (String s : stack) {System.out.println(s);}}
}

示例：

public static void main(String[] args) {ResizingArrayStack<String> stack = new ResizingArrayStack<>();stack.push("数据1");stack.push("数据2");stack.push("数据3");for (String s : stack) {System.out.println(s);}
}

运行效果：

数据3
数据2
数据1

这个算法是 Stack API 的一种能够动态改变数组大小的实现。用例能够创建任意类型数据的栈，并支持用例用 foreach 语句按照后进先出的顺序迭代访问所有栈元素。这个实现的基础是 Java 的语言特性，包括 Iterable 和 Iterator。具体可以看《Algorithms》Java 语言特性。

这份泛型的可迭代的 Stack API 的实现是所有集合类抽象类型实现的模板。它将所有元素保存在数组中，并动态调整数组的大小以保持数组大小和栈之比小于一个常数。

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