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스택이란?
스택은 가장 간단한 자료구조 중 하나로 주방에 쌓여있는 접시를 상상하면 쉽게 이해할 수 있다.
접시를 닦는 사람은 방금 닦은 접시를 항상 접시더미의 맨 위에 올려놓는다
접시를 쓰는 사람은 항상 맨 위의 접시를 꺼내 쓴다.
이러한 입출력 형태를 후입선출(LIFO : Last-In-First_Out) 이라고 한다.
스택의 연산들
- push(x) : 주어진 요소 x를 스택의 맨 위에 추가한다.
- pop() : 스택이 비어있지 않으면 맨 위에 있는 요소를 삭제하고 반환한다.
- isEmpty() : 스택이 비어있으면 true를 아니면 false를 반환한다.
- peek() : 스택이 비어있지 않으면 맨 위에 있는 요소를 삭제하지 않고 반환한다.
- isFull() : 스택이 가득 차 있으면 true를 아니면 false를 반환한다.
- size() : 스택 내의 모든 요소들의 개수를 반환한다.
- display() : 스택 내의 모든 요소들을 출력한다.
스택의 활용 예
스택은 특히 자료의 출력순사가 입력순서의 역순으로 이루어져야 할 경우에 매우 요긴하게 사용된다.
- 문서나 그림, 수식 등의 editor에서 되돌리기(undo) 기능을 구현할 때 스택이 사용된다.
- 함수 호출에서 복귀 주소를 기억하는데 스택을 사용한다.
- 소스코드나 문서에서 괄호 닫기가 정상적으로 되었는지 검사하는 프로그램에서도 스택을 사용한다.
- 계산기 프로그램에서 입력된 수식을 계산하는 과정
- 미로에서 출구 찾기
일반 Array 를 이용한 stack 구현
package com.stack.array;
public class Stack_Array {
private static int MAX_STACK_SIZE = 10;
private int top; // stack 의 top 위치 처음에는 -1로 초기화
private int[] data = new int[MAX_STACK_SIZE];
public Stack_Array() {
top = -1;
}
public Stack_Array(int mAX_STACK_SIZE) {
super();
MAX_STACK_SIZE = mAX_STACK_SIZE;
top = -1;
}
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
public boolean isFull() {
return top == MAX_STACK_SIZE - 1;
}
// 맨 위에 항목 삽입
public void push(int element) {
if (isFull()) {
System.out.println("stack 이 가득 차있습니다.");
} else {
++top;
data[top] = element;
}
}
// 맨 위의 요소를 삭제하고 반환
public int pop() {
int element;
if (isEmpty()) {
System.out.println("stack 이 이미 비어있습니다.");
return -1; // error return -1
} else {
element = data[top];
--top;
return element;
}
}
// 삭제하지 않고 반환
public int peek() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("stack이 이미 비어있습니다.");
return -1;
} else {
return data[top];
}
}
// 스택 내용을 화면에 출력
public void display() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("stack이 이미 비어있습니다.");
} else {
System.out.println("[stack의 항목 수 = " + (top + 1) + "] ==> ");
for (int i = top; i >= 0; i--) {
System.out.println(data[i]);
}
}
}
}
기본 배열을 이용해 stack 자료구조를 구현해 보았습니다.
main() 에서 간단하게 이 Stack_Array 클래스를 이용해 보겠습니다.
package com.stack.array;
public class MTest {
public static void main(String[] args) {
// 생성자에서 stack의 크기를 10으로 초기화!
Stack_Array st = new Stack_Array(10);
for (int i = 1; i < 8; i++) {
st.push(i);
}
System.out.println("stack 에 값을 push 한 후 : \n");
st.display();
// top 의 요소를 반환하고 삭제하지 않음
System.out.println("top = " + st.peek());
// top 의 요소를 반환하고 삭제
System.out.println("top = " + st.pop());
System.out.println("top = " + st.pop());
System.out.println("top = " + st.pop());
System.out.println("\nstack 에서 값을 삭제한 후 \n" );
st.display();
}
}
Array Stack을 이용한 괄호 검사
위의 Array_Stack 클래스에서 int type 만 char type 으로 바꾸어 수정하였습니다. 후에는 JAVA의 Generic을 이용해 일반 배열을 사용한 stack을 구현해 보겠습니다.
package com.checkMatching;
public class StackCheckMatching {
private static int MAX_STACK_SIZE = 10;
private int top; // stack 의 top 위치 처음에는 -1로 초기화
private char[] data = new char[MAX_STACK_SIZE];
public StackCheckMatching() {
top = -1;
}
public StackCheckMatching(int mAX_STACK_SIZE) {
super();
MAX_STACK_SIZE = mAX_STACK_SIZE;
top = -1;
}
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
public boolean isFull() {
return top == MAX_STACK_SIZE - 1;
}
// 맨 위에 항목 삽입
public void push(char element) {
if (isFull()) {
System.out.println("stack 이 가득 차있습니다.");
} else {
++top;
data[top] = element;
}
}
// 맨 위의 요소를 삭제하고 반환
public char pop() {
char element;
if (isEmpty()) {
System.out.println("stack 이 이미 비어있습니다.");
return ' '; // error return -1
} else {
element = data[top];
--top;
return element;
}
}
// 삭제하지 않고 반환
public char peek() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("stack이 이미 비어있습니다.");
return ' ';
} else {
return data[top];
}
}
// 스택 내용을 화면에 출력
public void display() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("stack이 이미 비어있습니다.");
} else {
System.out.println("[stack의 항목 수 = " + (top + 1) + "] ==> ");
for (int i = top; i >= 0; i--) {
System.out.println(data[i]);
}
}
}
}
package com.checkMatching;
import java.util.Scanner;
public class MTest {
private static Scanner sc = new Scanner(System.in);
public static void main(String[] args) {
StackCheckMatching scm = new StackCheckMatching(10);
System.out.println("괄호 검사 할 문자열 입력 : ");
String str = sc.nextLine();
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
if (str.charAt(i) == '(' || str.charAt(i) == '{' || str.charAt(i) == '[' || str.charAt(i) == '<') {
scm.push(str.charAt(i));
} else if (str.charAt(i) == ')' || str.charAt(i) == '}' || str.charAt(i) == ']' || str.charAt(i) == '>') {
if (scm.isEmpty()) {
System.out.println("오류!!");
scm.display();
return;
} else {
char now = scm.pop();
if ((str.charAt(i) == ')' && now != '(') || (str.charAt(i) == '}' && now != '{')
|| (str.charAt(i) == ']' && now != '[') || (str.charAt(i) == '>' && now != '<')) {
break;
}
}
}
}
if (scm.isEmpty()) {
System.out.println("오류 없는 괄호 매칭 입니다!");
} else {
System.out.println("오류!!!!");
scm.display();
}
}
}
문자열은 아무 코드나 복사해서 붙여넣었습니다. 잘돌아가네요 ㅎㅎ,,,
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