[Java] 스택(Stack)이란?

1. 스택(Stack)이란?

 

스택(Stack)은 후입선출(Last In, First Out, LIFO) 방식으로 데이터를 관리하는 자료구조이다.

- 가장 최근에 추가된 데이터가 가장 먼저 제거된다.

- 흔히 접시를 쌓는 방식에 비유된다. 위에 쌓은 접시를 먼저 꺼내는 것과 유사하다.

 

 

 

 

 

2. 스택에서 지원하는 주요 연산

 

1. push() : 데이터를 스택에 추가

2. pop() : 스택에서 가장 위의 데이터를 제거하고 반환

3. peek() : 스택의 가장 위 데이터를 제거하지 않고 확인

4. isEmpty() : 스택이 비어 있는지 확인

5. size() : 스택에 있는 데이터의 개수를 반환

 

 

 

 

 

3. Java에서 스택 구현

 

Java에선는 java.util.Stack 클래스를 사용하여 스택을 구현할 수 있다. 이 클래스는 Vector를 상속받아 스택의 주요 기능을 제공한다.

 

 

 

 

 

4. 사용 예시

 

예제 1 : 기본적인 스택 연산

import java.util.Stack;

public class StackExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 스택 생성
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();

        // 데이터 추가 (push)
        stack.push(10);
        stack.push(20);
        stack.push(30);
        System.out.println("스택: " + stack); // [10, 20, 30]

        // 데이터 제거 (pop)
        System.out.println("pop: " + stack.pop()); // 30
        System.out.println("스택: " + stack); // [10, 20]

        // 가장 위의 데이터 확인 (peek)
        System.out.println("peek: " + stack.peek()); // 20

        // 스택이 비어 있는지 확인
        System.out.println("isEmpty: " + stack.isEmpty()); // false

        // 스택 크기 확인
        System.out.println("size: " + stack.size()); // 2
    }
}

출력 결과 :

스택: [10, 20, 30]
pop: 30
스택: [10, 20]
peek: 20
isEmpty: false
size: 2

 

 

예제 2 : 문자열 뒤집기

스택은 문자열을 뒤집는 데 유용하게 사용할 수 있다.

import java.util.Stack;

public class ReverseString {
    public static void main(String[] args) {
        String input = "hello";
        Stack<Character> stack = new Stack<>();

        // 문자열의 각 문자를 스택에 push
        for (char ch : input.toCharArray()) {
            stack.push(ch);
        }

        // 스택에서 pop하여 문자열을 뒤집음
        StringBuilder reversed = new StringBuilder();
        while (!stack.isEmpty()) {
            reversed.append(stack.pop());
        }

        System.out.println("원본 문자열: " + input);
        System.out.println("뒤집힌 문자열: " + reversed);
    }
}

출력 결과 :

원본 문자열: hello
뒤집힌 문자열: olleh

 

 

예제 3 : 괄호 검사

스택은 수식의 괄호가 올바르게 닫혔는지 확인하는 데 유용하다.

import java.util.Stack;

public class ParenthesisCheck {
    public static void main(String[] args) {
        String expression = "({[()]})";

        System.out.println("올바른 괄호인가? " + isValid(expression));
    }

    public static boolean isValid(String expression) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();

        for (char ch : expression.toCharArray()) {
            // 여는 괄호는 스택에 push
            if (ch == '(' || ch == '{' || ch == '[') {
                stack.push(ch);
            } 
            // 닫는 괄호는 스택에서 pop하여 짝이 맞는지 확인
            else if (ch == ')' && !stack.isEmpty() && stack.peek() == '(') {
                stack.pop();
            } else if (ch == '}' && !stack.isEmpty() && stack.peek() == '{') {
                stack.pop();
            } else if (ch == ']' && !stack.isEmpty() && stack.peek() == '[') {
                stack.pop();
            } 
            // 짝이 맞지 않으면 false
            else {
                return false;
            }
        }

        // 스택이 비어 있으면 모든 괄호가 올바르게 짝지어진 것
        return stack.isEmpty();
    }
}

출력결과 :

올바른 괄호인가? true

 

 

 

 

 

5. 스택의 활용 예시

 

1) 괄호 검사 : 수학식, 코드 블록의 여는 괄호와 닫는 괄호의 짝을 확인할 때 사용

2) 문자열 뒤집기 : 문자열을 뒤집는 간단한 알고리즘에 활용

3) 수식 계산 : 중위표기법, 후위표기봅 계산에 활용

4) DFS(깊이 우선 탐색) : 그래프 탐색에서 스택을 활용

5) Undo/Redo 구현 : 텍스트 에디터 등에서 실행 취소/재실행 기능에 활용

 

 

 

 

 

6. 주의점

- Stack은 동기화 되어 있기 때문에 멀티스레드 환경에서는 안전하지만, 성능이 다소 느릴 수 있다.

- 대안 : 멀티스레드 환경이 아니거나 성능이 중요한 경우 Deque (ArrayDeque)를 사용해 스택처럼 사용할 수 있다.

예 :

Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
stack.push(10);
stack.pop();