Stapel

Variablen und Referenzen
Stapel (Stack, Keller)
Eine wichtige Datenstruktur ist der Stapel. Das Prinzip, dass das zuletzt eingefügte Element
als erstes wieder entfernt werden muss, bezeichnet man als LIFO-Prinzip (last-in, first-out).
Stacks sind z.B. bei der syntaktischen Analyse (Compiler), bei der Berechnung von
arithmetischen Termen oder bei der Abarbeitung von Rekursionen von zentraler Bedeutung.
Wir stellen uns den Stapel als spezielle Liste vor, bei der Elemente nur am Anfang (= oben)
hinzufügen können. Ein Zugriff ist nur auf das oberste Element möglich. Ein Stapel kann man
sich mit einem Münzstapel vorstellen, bei dem Münzen oben aufgelegt oder entfernt werden
können.
Der ADT Stapel in Java
Konstruktor
Stack( )
Bedeutung: Neuer Stapel (Stapel ist leer)
Attribut-Methoden
boolean isEmpty()
true, wenn Stapel leer
Object peek()
liefert das oberste Element, ohne den Stapel zu
verändern (= Inspizieren der Stapelspitze)
Modifizierende Methoden
Object push (Object element) legt ein Element oben auf den Stapel
und gibt element als Rückgabe zurück
Object pop( )
Die Operation entfernt das oberste Element;
Fehler, wenn Stapel leer
Beispiel
Stack s = new Stack();
s.isEmpty();
true
s.push("a");
s.isEmpty();
false
s.peek( );
"a"
s.pop( );
"a"
s.isEmpty();
liefert jetzt true;
s.pop( )
führt zu einer Fehlermeldung
s.peek()
führt zu einer Fehlermeldung
© Wagner, Apr-11 Seite 27
Variablen und Referenzen
Aufgabe: Was liefern folgende Operationen?
Stack s;
s.isEmpty();
s = new Stack();
s.isEmpty();
s.push ("x"); s.peek();
s.push("z"); s.pop();
s.push("y"); s.isEmpty();
s= new Stack(); s.pop();
Programmierung des ADT Stapel (als spezielle lineare Liste)
public interface StapelIF {
public boolean isEmpty(); //TRUE, wenn Stapel leer
public Object push(Object e); // Legt Knoten auf Stapel
public Object pop(); // Entfernt oberstes Element vom Stapel
public Object peek(); // Oberstes Stapelelement lesen
public String toString(); // Gibt Stapel aus
} // Interface
public class Stapel implements StapelIF {
private Knoten top;
//
Konstruktor:
Stapel() { top=null; }
public boolean isEmpty() { //TRUE, wenn Stapel leer
if (top == null) return true;
else return false;
}
public Object push(Object element) {
Knoten k = new Knoten(element,null);
if (top == null)
top = k;
else {
k.setzeNachfolger(top);
top=k;
}
return element;
} // push
© Wagner, Apr-11 Seite 28
Variablen und Referenzen
public Object pop() {
if (top != null) {
Object ergebnis=top.liefereElement();
top= top.liefereNachfolger();
return ergebnis;
}
else return null;
} // pop
public Object peek() {
if (top != null) {
Object ergebnis = top.liefereElement();
return ergebnis;
}
else return null;
} // peek
public String toString() {
String s="";
Knoten x = top;
while(x != null) {
s = s+x.liefereElement().toString()+"\n";
x= x.liefereNachfolger();
}
return s;
} // toString
}
© Wagner, Apr-11 Seite 29
Variablen und Referenzen
Das Applet StapelTest (in Auszügen)
Stapel stapel = new Stapel();
….
Der Button PUSH
protected void jButton1ActionPerformed(ActionEvent evt){
//TODO add your handler code here
String ein = jTextField1.getText();
stapel.push(ein);
jTextArea1.setText(stapel.toString()+"\n====");
jTextArea2.append("PUSH: "+ein+"\n");
jTextField1.requestFocus(); // Textfeld erhält Fokus
jTextField1.selectAll(); // alles markieren
} // PUSH
Der Button POP
protected void jButton2ActionPerformed(ActionEvent evt){
if (!stapel.isEmpty()) {
jTextArea2.append("POP: "+stapel.pop()+"\n");
}
else {
jTextArea2.append("Stapel leer\n");
}
jTextArea1.setText(stapel.toString()+"\n====");
} // POP
Der Button Peek
private void jButton3ActionPerformed(ActionEvent evt) {
jTextArea2.append("Peek: "+stapel.peek()+"\n");
jTextArea1.setText(stapel.toString()+"\n====");
} // Peek
© Wagner, Apr-11 Seite 30
Variablen und Referenzen
Fragen & Aufgaben
Warum entsteht bei der späteren Verwendung des Stapels eine Fehlermeldung, wenn in der
Deklaration statt
Stapel stapel = new Stapel();
die falsche Anweisung
Stapel stapel = null;
steht?
Aufgabe
Entferne in der Klasse die Methode toString() durch Auskommentieren. Die
Anwendung StapelTest läuft weiterhin, da die Klasse Object eine gleichlautende Methode
bereitstellt!
Allerdings erzeugt sie eine völlig andere Ausgabe:
Jede Klasse, die sich auf die Klasse Object stützt, verfügt automatisch über eine Methode
toString().
Die Implementierung in Object liefert einen String der Art
Klassenname@Referenz.
© Wagner, Apr-11 Seite 31