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Java 進階教程：Stack 棧結構原理與實戰應用

編輯：Java 相關知識

Stack 類速覽

繼承自 Vector，所有方法同步（線程安全但效能較低）
實現後進先出 (LIFO) 語義
JDK 6+ 推薦使用 Deque 介面實現（ArrayDeque 非同步、高效能）
核心操作：push() 入棧、pop() 出棧、peek() 查頂

完整操作示例


Stack<Object> stack = new Stack<>();

// 1. 基本狀態
stack.empty(); // true

// 2. 入棧
stack.push(123);
stack.push("xyz");
stack.push(456);
stack.push("xyz"); // 允許重複

// 3. 查頂（不移除）
stack.peek(); // "xyz" (頂部元素)

// 4. 搜索位置（1-based，頂部為 1）
stack.search(123); // 4 (從頂往下第 4 個)
stack.search("xyz"); // 1 (頂部最近的 "xyz")

// 5. 出棧循環
while (!stack.empty()) {
    System.out.println(stack.pop()); // 依次輸出: "xyz", 456, "xyz", 123
}

核心方法詳解

方法	語義	異常情況
`push(E item)`	壓入棧頂，返回 item	無
`pop()`	移除並返回棧頂	空棧拋 `EmptyStackException`
`peek()`	返回棧頂不移除	空棧拋 `EmptyStackException`
`empty()`	判斷是否為空	無
`search(Object o)`	從頂向下找，返回 1-based 索引	未找到返回 -1

繼承自 Vector 的額外能力

因繼承 Vector，間接擁有：

隨機訪問：get(index)、set(index, elem)
插入/刪除任意位置：add(index, elem)、remove(index)
同步迭代器
注意：這些操作違反 LIFO 語義，實際開發中應僅使用棧專用方法。

現代替代方案：Deque 介面


// 推薦：ArrayDeque（非同步、雙端、效能優於 Stack）
Deque<String> stack = new ArrayDeque<>();
stack.push("a");      // 入棧
stack.push("b");
stack.peek();         // "b"
stack.pop();          // "b"
stack.isEmpty();      // false

特性	Stack	ArrayDeque
線程安全	同步方法	非同步（單執行緒高效）
擴容機制	Vector 擴容 2 倍	雙端循環數組，動態擴容
功能豐富度	僅 LIFO	雙端隊列、棧、隊列三合一
Null 元素	允許	禁止

典型應用場景

遞歸轉迭代：手動模擬呼叫棧（如 DFS、表達式求值）。
括號匹配/語法解析：編譯器、解析器核心邏輯。
撤銷/重做：編輯器、IDE 操作歷史。
瀏覽器前進/後退：雙棧實現導航歷史。
記憶體管理：JVM 方法調用棧、本地變量表。

避坑指南

❌ 不要在多執行緒共享 Stack：雖同步，但複合操作（如 if (!s.empty()) s.pop()）非原子。用 ConcurrentLinkedDeque 或加鎖。
❌ 不要依賴 Vector 的隨機訪問方法：違背棧語義，導致代碼難維護。
✅ 新代碼優先用 ArrayDeque：除非需線程安全，否則無理由用 Stack。
✅ 檢查空棧再 pop/peek，或捕獲 EmptyStackException。