前言

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

简介

使用Java实现 栈（Stack） 和 队列（Queue） 的操作是很常见的任务。栈和队列是两种不同的数据结构，它们分别具有特定的操作和行为。

栈

栈是一种 后进先出（LIFO, Last In First Out） 的数据结构。它只允许在栈顶进行添加（push）或删除（pop）元素的操作。类似于羽毛球球桶一样最开始放进去的球需要最后拿出来

Java实现栈的示例代码：

public static void query() {
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        // 入队
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);

        // 查看队首元素
        System.out.println("队首元素: " + queue.peek()); // 不移除队首元素

        // 出队
        while (!queue.isEmpty()) {
            System.out.println("出队元素: " + queue.poll());
        }
    }


    public static void stack() {
        //1、创建栈：使用Stack类（尽管Stack是遗留类，更推荐使用Deque接口的实现如ArrayDeque）或Deque接口（及其实现类如ArrayDeque）来实现栈。
        //Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
        Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();

        //2、入栈将元素添加到栈顶
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);

        //3、出栈（Pop）：从栈顶移除元素，并返回被移除的元素。Stack类提供了pop()方法用于出栈操作
        int element = stack.pop(); // 返回并移除栈顶元素
        System.out.println(element); // 输出：3


        // 4、访问栈顶元素（Peek）：获取栈顶元素，但不对栈进行修改。Stack类提供了peek()方法用于访问栈顶元素
        int outElement = stack.peek(); // 返回栈顶元素但不移除
        System.out.println("栈顶元素: " + outElement); // 输出：3

        // 5、循环出栈
        while (!stack.isEmpty()) {
            System.out.println("出栈元素: " + stack.pop());
        }
        
        /*输出：
        栈顶元素: 3
        出栈元素: 3
        出栈元素: 2
        出栈元素: 1*/
    }

栈的主要应用场景包括：

函数调用栈：
在编程语言中，函数调用是通过栈来实现的。当函数被调用时，它的局部变量、参数和返回地址等信息会被压入栈中。当函数执行完毕时，这些信息会从栈中弹出，控制权返回给调用者。
浏览器的前进后退：
浏览器的历史记录通常使用栈来管理。当我们浏览网页时，每个访问的页面都会被压入栈中；当我们点击“后退”时，页面会从栈中弹出，返回到上一个页面。
括号匹配：
在解析或编译代码时，检查圆括号、花括号等是否匹配是一个常见问题。栈可以用来解决这个问题，每当遇到一个左括号时，就将其压入栈中；每遇到一个右括号时，就检查栈顶元素是否与之匹配，如果匹配则弹出栈顶元素，否则报错。
撤销操作：
在许多编辑器或图形界面中，用户可以通过撤销操作回到之前的状态。撤销操作通常使用栈来实现，每次操作都会被压入栈中，当用户执行撤销操作时，栈顶的操作会被弹出并应用于当前状态。

队列

队列是一种 先进先出（FIFO, First In First Out） 的数据结构。它只允许在队尾添加元素（enqueue）和在队首删除元素（dequeue）类似于排队的过程。

Java实现队列的示例代码：

public static void queue() {
        // 1、创建队列：我们可以使用Java的集合类LinkedList来实现队列的操作。
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        // 2、入队（Enqueue）：将元素添加到队尾。LinkedList类提供了offer()方法用于入队操作。
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);

        //3、出队（Dequeue）：从队头移除元素，并返回被移除的元素。LinkedList类提供了poll()方法用于出队操作。
        int element = queue.poll(); // 返回并移除队头元素
        System.out.println(element); // 输出：1

        // 4、访问队头元素（Peek）：获取队头元素，但不对队列进行修改。LinkedList类提供了peek()方法用于访问队头元素。
        System.out.println("队首元素: " + queue.peek()); // 不移除队首元素

        // 5、循环出队
        while (!queue.isEmpty()) {
            System.out.println("出队元素: " + queue.poll());
        }

        /*输出：
        队首元素: 1
        出队元素: 1
        出队元素: 2
        出队元素: 3*/
    }

LinkedList中的add方法和offer方法的区别

add方法：‌ add方法属于Collection接口，‌它试图将指定的元素添加到列表中。‌如果添加成功，‌它返回true；‌如果因为某些原因（‌如容量限制）‌添加失败，‌它会抛出IllegalStateException异常。‌在LinkedList中，‌当队列为空时，‌使用add方法可能会因为违反容量限制而报错。‌此外，‌当将LinkedList视为列表使用时，‌通常采用add方法来压入对象。‌

offer方法：‌ offer方法属于Deque接口（‌双端队列）‌，‌它试图将指定的元素插入到队列中。‌如果插入成功，‌它返回true；‌如果因为空间限制无法添加元素，‌则返回false。‌与add方法不同，‌offer方法不会抛出异常，‌而是通过返回值来指示操作是否成功。‌在有容量限制的队列中，‌offer方法优于add方法，‌因为它通过返回false来处理空间不足的情况，‌而不是抛出异常，‌这种方式更加高效。‌

总结来说，‌add方法和offer方法的主要区别在于它们的返回值和异常处理方式。‌add方法可能会因为违反容量限制而抛出异常，‌而offer方法则通过返回值来指示操作是否成功，‌避免了异常处理开销。‌

队列主要应用场景：

任务调度：
在多任务处理系统中，任务通常被存储在一个队列中。系统按照任务进入队列的顺序来执行它们，实现了公平的调度。
消息传递：
在进程间通信或网络编程中，消息通常被存储在一个队列中。发送者将消息发送到队列的尾部，接收者从队列的头部取出消息进行处理。
页面请求处理：
在Web服务器中，多个用户请求可能同时到达。服务器可以将这些请求存储在一个队列中，然后按照请求到达的顺序进行处理。
广度优先搜索（BFS）：
在图的遍历算法中，广度优先搜索使用队列来存储待访问的节点。算法开始时，将起始节点加入队列。然后，算法循环进行，每次从队列中取出一个节点进行访问，并将其未被访问的邻接节点加入队列。