数据结构第一篇 栈

栈的特性

栈 的特性是先进后出。

栈的思考

压栈操作是将新元素压入数组的尾部，而不是头部。在数组的头部插入元素是一个很耗时的操作，它的时间复杂度为 O(n)，因为需要将现有元素往后移位为新元素腾出空间。而在尾部插入元素的时间复杂度为 O(1)；无论数组有多少元素，这个操作所消耗的时间都是一个常量。

栈在移动端 iOS开发中最常见的场景

栈在iOS开发中常见的是导航栈，push pop 操作就是这种进栈出栈的操作。

具体自己实现栈的操作方式

DSStack *testStack = [[DSStack alloc] initWithSize:4];
    [testStack push:@"1"];
    [testStack push:@"2"];
    [testStack push:@"5"];
    [testStack popLastObject];
    NSLog(@"%@",testStack);

下面自己实现一个栈结构主要是用数组实现。大致看几个关键方法：

- (instancetype)initWithSize:(NSUInteger)size
{
    self = [super init];
    
    if (self) {
        if (size > 0) {
            _stackArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:size];
            _maxStackSize = size;
        }
        else {
            NSAssert(size != 0, @"Stack size must be > 0");
        }
    }
    return self;
}

初始化给定大小，这样是有好处的。因为如果数组容量满的时候为了增加容量，频繁的动态创建数组 copy数组会消耗一定的内存

- (void)push:(id)object
{
    if ([self isFull] && self.maxStackSize) {
        
        NSMutableArray *newArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:_maxStackSize*2];
        self.stackArray = [newArray mutableCopy];
        _maxStackSize = _maxStackSize*2;

    }
    if (object != nil) {
        [self.stackArray addObject:object];

    }
    else {
        NSAssert(object != nil, @"You can't push nil object to stack");
    }
}

如果当前数组填充满了 则创建一个两倍容量的数组copy一份给原来的数组

- (id)popLastObject

{

    id object = [self peek];

    [self.stackArray removeLastObject];

    return object;

}

如果当前数组不为空，存在数组最后一个对象则直接返回 并移除掉。

提问：朋友说扩充两倍可能浪费空间。

提供了一个初始化传入size的值是为了预估空间比较合理。如果没有预估好，频繁扩容会造成不断申请内存然后copy。举个例子提前初始化容量和不指定容量的对比效果图看下图：

对比图

为了避免这个问题提供一个压缩空间的方法

- (void)compressedStack
{
    int capacitySize = (int)(_maxStackSize * 0.9);
    int stackSize = (int)(self.stackArray.count);
    if( stackSize < capacitySize ) {
        NSMutableArray *newArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:stackSize];
        self.stackArray = [newArray mutableCopy];
        _maxStackSize = stackSize;

    }
}

如果当前栈内元素个数小于容量的90% 那么压缩栈把容量设置为当前栈的实际元素个数

最后demo：https://github.com/renmoqiqi/DataStructureDemo