Java 堆栈ADT（抽象数据类型）实现-数组与链接

基于数组和链接实现堆栈的优缺点是什么。根据我有限的知识，我觉得linked始终是实现Stack的更好方法，因为：

1） 不需要随机访问

2） 阵列效率低下，因为它们必须调整大小（浪费时间），而且它们对存储的使用效率低下（总是浪费一些空间）

我确信我在这里遗漏了一些东西，因为：

1） java.util.Stack是基于array实现的（它是java.util.Vector的一个子类，它是java集合接口创建之前的遗留类，实际上与ArrayList类似）。因此，java的创建者选择了基于数组的实现

2） 我读过一篇关于stackoverflow的回答，“另一方面，基于数组的实现可能具有更好的运行时行为”。虽然我不知道这是什么意思

我要查找的比较应包括以下参数：

1） 理论时间和存储要求

2） 运行时性能（如果与理论比较不同）

请包括我因缺乏知识而未能提及的任何其他重要参数。如果这对结论有任何影响的话，我会使用java

另外，我无法在本网站的任何其他答案中找到此问题的所有要点，因此请仅将此问题标记为重复问题，以防我的所有问题都在其他问题中得到正确和足够详细的回答

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p.p.S-我知道这是一个很长的问题，所以对于你的努力来说：）如果你觉得它太宽了，那么请在你标记它为“太宽”之前评论一下如何分解它，以便我可以根据需要编辑它。

首先，你应该知道

java.util.Stack

是一个可以追溯到java 1.0的“遗留集合”。它扩展了真正基于数组的

java.util.Vector

。然而，这通常被认为是糟糕的对象设计。这并不意味着基于阵列的堆栈是一件坏事，但是您应该知道，仅仅因为JDK中有一些东西并不意味着它是一个好主意。对于较旧的API尤其如此

更现代的类似堆栈的数据结构是

java.util.ArrayDeque

。它也是基于阵列的。它还有很多其他特性，但是如果你坚持使用它的

push

和

pop

方法（相当于

addFirst

和

removeFirst

），它基本上就是一个堆栈。请注意，在其文档中指出

当用作堆栈时，此类可能比

堆栈

更快

如果您看一下实现，

堆栈

，就像

向量

，是同步的，这样可以使它慢一点

Stack

的

push

和

pop

方法是根据

Vector

方法实现的，这些方法也是同步的。这意味着额外的方法调用加上嵌套同步。（不过，JIT可能会优化掉其中的大部分。）相比之下，

ArrayDeque

是不同步的，它的堆栈式方法使用直接在内部数组上操作的简单操作。注意，我在这里没有做任何基准测试来验证文档的声明

在任何情况下，

ArrayDeque

都是解决需要类似堆栈行为的问题的首选Java集合

但您询问的是链接数据结构，而不是基于数组的数据结构。让我们将

ArrayDeque

与另一个Java链接数据结构

LinkedList

进行比较。这实现了

Deque

，因此它也可以用作堆栈。你说

1） 不需要随机访问

对。请注意，

ArrayDeque

不提供随机访问，即使它是基于阵列的。对任何一方都没有好处

2） 阵列效率低下，因为它们必须调整大小（浪费时间），而且它们对存储的使用效率低下（总是浪费一些空间）

任何数据结构都会有一些低效。不过，不同的数据结构会有不同的权衡。如果

ArrayDeque

的数组大小不适合堆栈的典型容量，则必须调整其大小。但一旦阵列足够大，就不需要不断调整大小。如果堆栈收缩，数组仍将消耗空的空间。这可能被视为浪费，也可能被视为保留内存，以便在堆栈再次增长时不必调整大小和复制

将情况与

LinkedList

进行比较。在内部，每个列表元素都需要一个

节点

实例。（参见源代码）每个实例包含三个引用：一个引用到数据元素，一个引用到下一个

节点

，一个引用到上一个

节点

。假设使用压缩指针的64位JVM，即每个引用32位。每个对象都有一个包含64位标记字和32位类指针的标头。这将提供总共六个32位字，或每个列表元素24字节。六个字中只有一个是“有效负载”——元素本身——因此每个元素的开销为20字节或83%

相反，数组中的每个附加元素只消耗引用该元素的空间，即32位

例如，在

LinkedList

中存储1000个元素会消耗大约24K的内存，但在

ArrayDeque

中存储它们只会消耗大约4K的内存。即使数组的大小是容纳1000个元素所需大小的两倍，也只有8K——仍然只是

LinkedList

大小的一小部分

“另一方面，基于数组的实现可能具有更好的运行时行为”

这可能是指遍历链表比遍历数组慢。这有两个原因。首先，链路节点占用更多内存，因此必须使用更多内存