栈和队列是两种常用的数据结构，它们在数据的存取方式、适用场景和基本操作上有显著的区别。以下是它们的详细区别：
1. 存取方式
栈（Stack）：
- 后进先出（LIFO, Last In First Out）：最后一个进入栈的元素最先被移出。
- 典型操作：
- 压栈（Push）：将元素添加到栈顶。
- 弹栈（Pop）：移除并返回栈顶的元素。
- 窥视（Peek or Top）：返回栈顶的元素但不移除它。
队列（Queue）：
- 先进先出（FIFO, First In First Out）：最先进入队列的元素最先被移出。
- 典型操作：
- 入队（Enqueue）：将元素添加到队列的末尾。
- 出队（Dequeue）：移除并返回队列的头部元素。
- 窥视（Peek or Front）：返回队列的头部元素但不移除它。
2. 操作示例
栈操作示例：
import java.util.Stack;public class StackExample {public static void main(String[] args) {Stack<Integer> stack = new Stack<>();// 压栈stack.push(1);stack.push(2);stack.push(3);// 窥视栈顶元素System.out.println("Top element: " + stack.peek()); // 输出: Top element: 3// 弹栈System.out.println("Popped element: " + stack.pop()); // 输出: Popped element: 3System.out.println("Popped element: " + stack.pop()); // 输出: Popped element: 2// 栈是否为空System.out.println("Is stack empty? " + stack.isEmpty()); // 输出: Is stack empty? false}
}
队列操作示例：
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;public class QueueExample {public static void main(String[] args) {Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();// 入队queue.add(1);queue.add(2);queue.add(3);// 窥视队列头部元素System.out.println("Front element: " + queue.peek()); // 输出: Front element: 1// 出队System.out.println("Dequeued element: " + queue.poll()); // 输出: Dequeued element: 1System.out.println("Dequeued element: " + queue.poll()); // 输出: Dequeued element: 2// 队列是否为空System.out.println("Is queue empty? " + queue.isEmpty()); // 输出: Is queue empty? false}
}
3. 适用场景
栈：
- 递归调用：函数调用栈。
- 表达式求值：用于解析和计算数学表达式。
- 括号匹配：用于检查括号是否成对匹配。
- 浏览器历史记录：用户在浏览网页时的前进和后退操作。
队列：
- 任务调度：操作系统的任务调度、打印队列。
- 广度优先搜索（BFS）：图和树的遍历。
- 消息队列：在生产者-消费者模式中使用队列进行消息传递。
- 异步任务处理：在后台任务处理和批处理系统中使用。
4. 数据结构的实现
栈：
- 通常使用数组或链表实现。
- 在 Java 中，可以使用
Stack类，或者使用Deque接口的实现类（如ArrayDeque）来实现栈。
队列：
- 通常使用链表或循环数组实现。
- 在 Java 中，可以使用
Queue接口的实现类（如LinkedList、PriorityQueue、ArrayDeque）来实现队列。
5. 复杂度分析
栈：
- **压栈（Push）和弹栈（Pop）**操作的时间复杂度都是 O(1)。
- **窥视（Peek）**操作的时间复杂度也是 O(1)。
队列：
- **入队（Enqueue）和出队（Dequeue）**操作的时间复杂度都是 O(1)。
- **窥视（Peek）**操作的时间复杂度也是 O(1)。
总结
- 栈：后进先出，适合递归、表达式求值和浏览器历史记录等应用场景。
- 队列：先进先出，适合任务调度、广度优先搜索和消息队列等应用场景
