Skip to main content

堆栈（Stack）

在 C# 中，堆栈（Stack） 是一种后进先出（LIFO, Last In First Out）的数据结构。

堆栈（Stack）适用于存储和按顺序处理数据，其中最新添加的元素会最先被移除。

堆栈（Stack）代表了一个后进先出的对象集合。当您需要对各项进行后进先出的访问时，则使用堆栈。当您在列表中添加一项，称为推入元素，当您从列表中移除一项时，称为弹出元素。

Stack 提供了两种实现方式：

  1. 非泛型 Stack（System.Collections.Stack）：支持存储任何类型的对象（需要装箱和拆箱操作）。
  2. 泛型 Stack<T>（System.Collections.Generic.Stack<T>）：支持强类型对象，避免装箱和拆箱，提高性能。

Stack 特性：

  • 后进先出：最后压入堆栈的元素最先弹出。
  • 动态大小：堆栈的容量根据需要动态调整。
  • 泛型支持：通过 Stack<T> 提供类型安全，避免类型转换错误。
  • 非线程安全：默认 Stack 和 Stack<T> 都不是线程安全的。

Stack 类的方法和属性​

下表列出了 Stack 类的一些常用的 属性：

属性名称类型描述
Countint获取堆栈中的元素个数。
SyncRootobject获取一个对象，用于同步对堆栈的访问（非泛型）。
IsSynchronizedbool指示堆栈的访问是否同步（线程安全，始终为 false）。

td>获取 Stack 中包含的元素个数。

下表列出了 Stack 类的一些常用的 方法：

方法名称返回类型描述
元素操作
Push(object item)void将元素压入堆栈的顶部。
Pop()object移除并返回堆栈顶部的元素。
Peek()object返回堆栈顶部的元素，但不移除。
Clear()void移除堆栈中的所有元素。
检查与复制
Contains(object item)bool确定某元素是否存在于堆栈中。
ToArray()object[]将堆栈中的元素复制到新数组中（顺序翻转）。
Clone()object创建当前堆栈的浅表副本。
CopyTo(Array array, int index)void将堆栈中的元素复制到现有数组，从指定索引开始。
枚举器支持
GetEnumerator()IEnumerator返回一个枚举器，用于循环访问堆栈中的元素。
线程安全
Synchronized(Stack stack)Stack返回一个线程安全的堆栈包装器。

实例​

下面的实例演示了堆栈（Stack）的使用。

非泛型堆栈：

using System;
using System.Collections;

namespace CollectionsApplication
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Stack st = new Stack();

            st.Push('A');
            st.Push('M');
            st.Push('G');
            st.Push('W');
            
            Console.WriteLine("Current stack: ");
            foreach (char c in st)
            {
                Console.Write(c + " ");
            }
            Console.WriteLine();
            
            st.Push('V');
            st.Push('H');
            Console.WriteLine("The next poppable value in stack: {0}", 
            st.Peek());
            Console.WriteLine("Current stack: ");           
            foreach (char c in st)
            {
               Console.Write(c + " ");
            }
            Console.WriteLine();

            Console.WriteLine("Removing values ");
            st.Pop();
            st.Pop();
            st.Pop();
            
            Console.WriteLine("Current stack: ");
            foreach (char c in st)
            {
               Console.Write(c + " "); 
            }
        }
    }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Current stack: 
W G M A
The next poppable value in stack: H
Current stack: 
H V W G M A
Removing values
Current stack: 
G M A

泛型堆栈：

using System;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Stack<int> stack = new Stack<int>();

        // 压栈
        stack.Push(10);
        stack.Push(20);
        stack.Push(30);

        // 查看堆栈顶部
        Console.WriteLine($"Peek: {stack.Peek()}"); // 输出：30

        // 弹栈
        Console.WriteLine($"Pop: {stack.Pop()}"); // 输出：30

        // 剩余堆栈
        Console.WriteLine("Remaining items:");
        foreach (var item in stack)
        {
            Console.WriteLine(item); // 输出：20, 10
        }
    }
}

Stack 与 Stack<T> 区别​

Stack（非泛型）​

  • 存储对象为 object 类型。
  • 使用时需要显式类型转换，可能会导致运行时异常。

Stack<T>（泛型）​

  • 提供类型安全，避免类型转换问题。
  • 性能更优，因为避免了装箱和拆箱的开销。