C# 4.0: полное руководство - Герберт Шилдт

Как должно быть известно большинству читателей, стек представляет собой список, действующий по принципу "первым пришел — последним обслужен". Этот принцип действия стека можно наглядно представить на примере горки тарелок, стоящих на столе. Первая тарелка, поставленная в эту горку, извлекается из нее последней. Стек относится к одним из самых важных структур данных в вычислительной технике. Он нередко применяется, среди прочего, в системном программном обеспечении, компиляторах, а также в программах отслеживания в обратном порядке на основе искусственного интеллекта

Класс коллекции, поддерживающий стек, носит название Stack. В нем реализуются интерфейсы ICollection, IEnumerable и ICloneable. Этот класс создает динамическую коллекцию, которая расширяется по мере потребности хранить в ней вводимые элементы. Всякий раз, когда требуется расширить такую коллекцию, ее емкость увеличивается вдвое.

В классе Stack определяются следующие конструкторы.

public Stack()

public Stack(int initialCapacity)

public Stack(ICollection col)

В первой форме конструктора создается пустой стек, во второй форме — пустой стек, первоначальный размер которого определяет первоначальная емкость, задаваемая параметром initialCapacity, ив третьей форме — стек, содержащий элементы указываемой коллекции col. Его первоначальная емкость равна количеству указанных элементов.

В классе Stack определяется ряд собственных методов, помимо тех, что уже объявлены в интерфейсах, которые в нем реализуются. Некоторые из наиболее часто используемых методов этого класса приведены в табл. 25.7. Эти методы обычно применяются следующим образом. Для того чтобы поместить объект на вершине стека, вызывается метод Push(). А для того чтобы извлечь и удалить объект из вершины стека, вызывается метод Pop(). Если же объект требуется только извлечь, но не удалить из вершины стека, то вызывается метод Реек(). А если вызвать метод Pop() или Реек(), когда вызывающий стек пуст, то сгенерируется исключение InvalidOperationException.

Таблица 25.7. Наиболее часто используемые методы, определенные в классе Stack

Метод - Описание

public virtual void Clear() - Устанавливает свойство Count равным нулю, очищая, по существу, стек

public virtual bool Contains (object obj) - Возвращает логическое значение true, если объект obj содержится в вызывающем стеке, а иначе — логическое значение false

public virtual object Peek() -  Возвращает элемент, находящийся на вершине стека, но не удаляет его

public virtual object Pop() - Возвращает элемент, находящийся на вершине стека, удаляя его по ходу дела

public virtual void Push (object obj) - Помещает объект obj в стек

public static Stack Synchronized(Stack stack) - Возвращает синхронизированный вариант коллекции типа Stack, передаваемой в качестве параметра stack

public virtual object[] ToArray() - Возвращает массив, содержащий копии элементов вызывающего стека

В приведенном ниже примере программы создается стек, в который помещается несколько целых значений, а затем они извлекаются обратно из стека.

// Продемонстрировать применение класса Stack.

using System;

using System.Collections;

class StackDemo {

  static void ShowPush(Stack st, int a) {

    st.Push(a);

    Console.WriteLine("Поместить в стек: Push(" + a + ")");

    Console.Write("Содержимое стека: ");

    foreach(int i in st)

      Console.Write(i + " ");

    Console.WriteLine();

  }

  static void ShowPop(Stack st) {

    Console.Write("Извлечь из стека: Pop -> ");

    int a = (int) st.Pop();

    Console.WriteLine(а);

    Console.Write("Содержимое стека: ");

    foreach(int i in st)

      Console.Write(i + " ");

    Console.WriteLine();

  }

  static void Main() {

    Stack st = new Stack();

    foreach(int i in st)

      Console.Write(i + " ");

    Console.WriteLine();

    ShowPush(st, 22);

    ShowPush(st, 65);

    ShowPush(st, 91);

    ShowPop(st);

    ShowPop(st);

    ShowPop(st) ;

    try {

      ShowPop(st) ;

    } catch (InvalidOperationException) {

      Console.WriteLine("Стек пуст.");

    }

  }

}

Ниже приведен результат выполнения этой программы. Обратите внимание на то, как обрабатывается исключение InvalidOperationException, генерируемое при попытке извлечь элемент из пустого стека.

Поместить в стек: Push(22)

Содержимое стека: 22

Поместить в стек: Push(65)

Содержимое стека: 65 22

Поместить в стек: Push(91)

Содержимое стека: 91 65 22

Извлечь из стека: Pop -> 91

Содержимое стека: 65 22

Извлечь из стека: Pop -> 65

Содержимое стека: 22

Извлечь из стека: Pop -> 22

Содержимое стека:

Извлечь из стека: Pop -> Стек пуст.

Класс Queue

Еще одной распространейной структурой данных является очередь, действующая по принципу: первым пришел — первым обслужен. Это означает, что первым из очереди извлекается элемент, помещенный в нее первым. Очереди часто встречаются в реальной жизни. Многим из нас нередко приходилось стоять в очередях к кассе в банке, магазине или столовой. В программировании очереди применяются для хранения таких элементов, как процессы, выполняющиеся в данный момент в системе, списки приостановленных транзакций в базе данных или пакеты данных, полученные по Интернету. Кроме того, очереди нередко применяются в области имитационного моделирования.

Класс коллекции, поддерживающий очередь, носит название Queue. В нем реализуются интерфейсы ICollection, IEnumerable и ICloneable. Этот класс создает динамическую коллекцию, которая расширяется, если в ней необходимо хранить вводимые элементы. Так, если в очереди требуется свободное место, ее размер увеличивается на коэффициент роста, который по умолчанию равен 2,0.

В классе Queue определяются приведенные ниже конструкторы.

public Queue()

public Queue (int capacity)

public Queue (int capacity, float growFactor)

public Queue (ICollection col)

В первой форме конструктора создается пустая очередь с выбираемыми по умолчанию емкостью и коэффициентом роста 2,0. Во второй форме создается пустая очередь, первоначальный размер которой определяет емкость, задаваемая параметром capacity, а коэффициент роста по умолчанию выбирается для нее равным 2,0. В третьей форме допускается указывать не только емкость (в качестве параметра capacity), но и коэффициент роста создаваемой очереди (в качестве параметра growFactor в пределах от 1,0 до 10,0). И в четвертой форме создается очередь, состоящая из элементов указываемой коллекции col. Ее первоначальная емкость равна количеству указанных элементов, а коэффициент роста по умолчанию выбирается для нее равным 2,0.

В классе Queue определяется ряд собственных методов, помимо тех, что уже объявлены в интерфейсах, которые в нем реализуются. Некоторые из наиболее часто используемых методов этого класса перечислены в табл. 25.8. Эти методы обычно применяются следующим образом. Для того чтобы поместить объект в очередь, вызывается метод Enqueue(). Если требуется извлечь и удалить первый объект из начала очереди, то вызывается метод Dequeue(). Если же требуется извлечь, но не удалять следующий объект из очереди, то вызывается метод Реек(). А если методы Dequeue() и Реек() вызываются, когда очередь пуста, то генерируется исключение InvalidOperationException.

Таблица 25.8. Наиболее часто используемые методы, определенные в классе Queue