大话数据结构七：两栈共享存储空间（双向栈）

1. 为什么要使用双向栈？
通过上一篇博客 - 特殊的线性表（栈），不难知道栈的顺序存储（数组实现）性能相对较高，因为它不存在插入和删除时移动元素的问题，但是它有一点缺陷：要实现确定数组存储容量的大小，万一不够，需要扩充容量。这时双向栈就派上用场了，它可以最大限度的利用事先开辟的存储空间。


2. 双向栈有什么特点？
数组有两个端点，两个栈有两个栈底，让一个栈的栈底为数组的始端，即下标为0处，另一个栈为数组的末端，即下标为数组长度m-1处。这样，两个栈如果增加元素，就是两端点向中间延伸（如下图）。




3. Java实现双向栈
[java] view plaincopy
// 双向栈的数组实现  
public class ShareStack {  
    private Object[] arr; // 数组实现栈的操作  
    private int top1; // 栈1: 栈顶指针  
    private int top2; // 栈2: 栈顶指针  
    private static Integer DEFAULT_SIZE = 16; // 数组默认长度  
    private static final Integer STACK_1 = 1; // 栈1  
    private static final Integer STACK_2 = 2; // 栈2  
 
    public ShareStack() {  
        init();  
    }  
  
    public ShareStack(int size) {  
        DEFAULT_SIZE = size;  
        init();  
    }  
  
    // 初始化栈  
    public void init() {  
        arr = new Object[DEFAULT_SIZE];  
        this.top1 = -1;  
        this.top2 = DEFAULT_SIZE;  
    }  
  
    // 压栈  
    public boolean push(int stackNum, T data) {  
        if (top1 + 1 == top2) { // 栈已满  
            System.out.println("栈已满,不能再push元素了..");  
            return false;  
        }  
        if (stackNum == STACK_1) { // 操作的是栈1  
            arr[++top1] = data; // 栈1前进一位  
            return true;  
        } else if (stackNum == STACK_2) { // 操作的是栈2  
            arr[--top2] = data; // 栈2后退一位  
            return true;  
        } else {  
            System.out.println("请输入正确的栈编号: 1 或 2");  
            return false;  
        }  
    }  
  
    // 弹栈  
    @SuppressWarnings("unchecked")  
    public T pop(int stackNum) {  
        if (stackNum == STACK_1) { // 操作的是栈1  
            if (top1 == -1) {  
                System.out.println("栈1已经是空栈...");  
                return null;  
            }  
            return (T) arr[top1--]; // 栈1后退一位  
        } else if (stackNum == STACK_2) { // 操作的是栈2  
            if (top2 == DEFAULT_SIZE) {  
                System.out.println("栈2已经是空栈...");  
                return null;  
            }  
            return (T) arr[top2++]; // 栈2前进一位  
        } else {  
            System.out.println("请输入正确的栈编号: 1 或 2");  
            return null;  
        }  
    }  
  
    // 获取栈顶元素  
    @SuppressWarnings("unchecked")  
    public T getTop(int stackNum) {  
        if (stackNum == STACK_1) {  
            if (this.top1 != -1) {  
                return (T) arr[top1];  
            }  
        } else if (stackNum == STACK_2) {  
            if (stackNum != DEFAULT_SIZE) {  
                return (T) arr[top2];  
            }  
        } else {  
            System.out.println("请输入正确的栈编号: 1 或 2");  
        }  
        return null;  
    }  
  
    // 获取数组长度  
    public int size() {  
        return DEFAULT_SIZE + top1 + 1 - top2;  
    }  
  
    // 判断是否为空栈  
    public boolean isEmpty() {  
        return this.top1 == -1 && this.top2 == DEFAULT_SIZE;  
    }  
  
    // 置为空栈  
    public boolean clear() {  
        this.top1 = -1;  
        this.top2 = DEFAULT_SIZE;  
        return true;  
    }  
      
    // 测试方法  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        ShareStack stack = new ShareStack();  
        stack.push(1, 1);  
        stack.push(2, 2);  
        stack.pop(1);  
        stack.pop(2);  
    }  
}  
4. 什么时候使用双向栈？
1.） 两个栈的空间需求有相反关系时，也就是当一个栈增长时另一个栈在缩短的情况。
2.） 两个栈需要具有相同的数据类型，如果数据类型不同，将会使问题复杂化。