栈：如何实现浏览器的前进和后退功能？

栈是什么？

想象是一摞叠在一起的盘子，在放盘子的时候，需要自下而上一个一个放，取盘子的时候需要自上而下一个一个取。

典型的栈结构：先进者后出，后进者先出，是一种操作受限的数据接口，只能在一端进行插入和删除操作。

栈主要包含两个操作，主要是入栈和出栈（插入和读取并删除）操作。

栈既可以用数组实现，也可以用链表实现，用数组实现的栈称为顺序栈，用链表实现的栈称为链式栈。

顺序栈代码：

// 基于数组实现的顺序栈

public class ArrayStack {

private String[] items; // 数组

private int count; // 栈中元素个数

private int n; // 栈的大小

// 初始化数组，申请一个大小为 n 的数组空间

public ArrayStack(int n) {

this.items = new String[n];

this.n = n;

this.count = 0;

}

// 入栈操作

public boolean push(String item) {

// 数组空间不够了，直接返回 false，入栈失败。

if (count == n) return false;

// 将 item 放到下标为 count 的位置，并且 count 加一

items[count] = item;

++count;

return true;

}

// 出栈操作

public String pop() {

// 栈为空，则直接返回 null

if (count == 0) return null;

// 返回下标为 count-1 的数组元素，并且栈中元素个数 count 减一

String tmp = items[count-1];

--count;

return tmp;

}

时间复杂度是O(1)

空间复杂度也是O(1)

支持动态扩容的顺序栈：

之前我们实现顺序栈使用的底层结构是数组，不支持动态扩容，事实上只要将数组替换成一个可以动态扩容的数组就可以了，比如java中的list

分析一下动态扩容顺序栈的时间复杂度和空间复杂度：

出栈的时间复杂度依然是O(1)，因为不涉及到数组扩容与数据搬迁工作

入栈时间复杂度，最好的情况下是O(1)(空间足够时)，最坏的情况是O(n)(空间不足时，复制和搬迁数据)。

使用摊还分析法来分析时间复杂度：

假设栈大小是k，在入栈过程中，当栈容量不足时，下一次入栈操作会触发一次内存申请操作，以及k个数据的搬迁操作，在之后的k-1次入栈操作，都不需要再重新申请内存以及搬迁数据，将搬迁数据均摊到入栈操作，可以得出入栈操作整体的时间复杂度接近O(1)

栈在函数中的应用

典型场景---函数调用栈

操作系统给每个线程都分配了一块独立的内存空间，这种内存空间被组织成栈这样的结构，用来存储函数调用时的临时变量。没进入一个函数，就会将临时变量作为一个栈帧入栈，调用函数完成，返回之后，将函数对应的栈帧出栈。

栈在表达式求值中的使用：

以一个简单运算为例：3+5*8-6=？

编译器通过两个栈来实现，一个存储操作数的栈，另一个存储运算符的栈。从左向右遍历表达式，遇到数字压入操作数栈，遇到运算符，与运算符栈的栈顶数据比较。

如过优先级高于运算符栈栈顶元素，就将运算符入栈，如果低于，就将栈顶元素取出，并且从操作数栈中取出两个元素进行运算，将计算结果压入操作数栈。

栈在括号匹配中的应用：

用栈保存为匹配的左括号，从左到右一次扫描字符串，当扫描到左括号时，则将其压入栈中；当扫描到右括号时，从栈顶取出一个左括号，如果能匹配上，则继续扫描剩下的字符串。如果扫描过程中，遇到不能配对的右括号，或者栈中没有数据，则说明为非法格式。

如何实现浏览器的前进后退功能？

我们使用两个栈X和Y，我们把首次浏览的页面依次压如栈X，当点击后退按钮时，再依次从栈X中出栈，并将出栈的数据一次放入Y栈。当点击前进按钮时，我们依次从栈Y中取出数据，放入栈X中。当栈X中没有数据时，说明没有页面可以继续后退浏览了。当Y栈没有数据，那就说明没有页面可以点击前进浏览了。

思考：

1.我们在讲栈的应用时，讲到用函数调用栈来保存临时变量，为什么函数调用要用“栈”来保存临时变量呢？用其他数据结构不行吗？

其实，我们不一定非要用栈来保存临时变量，只不过如果这个函数调用符合后进先出的特性，用栈这种数据结构来实现，是最顺理成章的选择。

从调用函数进入被调用函数，对于数据来说，变化的是什么呢？是作用域。所以根本上，只要能保证每进入一个新的函数，都是一个新的作用域就可以。而要实现这个，用栈就非常方便。在进入被调用函数的时候，分配一段栈空间给这个函数的变量，在函数结束的时候，将栈顶复位，正好回到调用函数的作用域内。

2.我们都知道，JVM 内存管理中有个“堆栈”的概念。栈内存用来存储局部变量和方法调用，堆内存用来存储 Java 中的对象。那 JVM 里面的“栈”跟我们这里说的“栈”是不是一回事呢？如果不是，那它为什么又叫作“栈”呢？

内存中的堆栈和数据结构堆栈不是一个概念，可以说内存中的堆栈是真实存在的物理区，数据结构中的堆栈是抽象的数据存储结构。

代码区：存储方法体的二进制代码。高级调度（作业调度）、中级调度（内存调度）、低级调度（进程调度）控制代码区执行代码的切换。

静态数据区：存储全局变量、静态变量、常量，常量包括final修饰的常量和String常量。系统自动分配和回收。

栈区：存储运行方法的形参、局部变量、返回值。由系统自动分配和回收。

原文地址：https://www.cnblogs.com/wangzepu/p/11368595.html