スタックを使って文字列を反転させるJavaプログラムの書き方

この記事では、スタック（Stack）データ構造を利用して文字列を反転させる方法を解説します。文字列とは、1つ以上の文字がダブルクォート（" "）で囲まれたデータ型のことです。一方、スタックはオブジェクトのコレクションを格納するための線形データ構造であり、「後入れ先出し（LIFO：Last-In-First-Out）」という仕組みに基づいて動作します。

この特性を活かすと、文字を順番にスタックへ積み込み（push）、あとから取り出す（pop）だけで、自然と逆順の文字列が得られます。

以下に具体的な例を示します。

入力値の例：

入力文字列: Java Program

期待される出力：

反転後の文字列: margorP avaJ

アルゴリズム

ステップ1 - 開始
ステップ2 - 文字列型の変数 input_string と result、スタック型の変数 stack、char型の変数 reverse を宣言する。
ステップ3 - 値を定義する。
ステップ4 - forループで文字列の各文字を走査し、pushメソッドを使って各文字をスタックに積む。
ステップ5 - popメソッドを使ってスタックから要素を取り出し、result文字列に代入する。
ステップ6 - 結果を表示する。
ステップ7 - 終了

処理のポイント

LIFOの性質上、最初にpushした文字が最後にpopされるため、取り出した順に並べるだけで文字列が反転します。計算量は文字数を n とすると O(n) となり、非常に効率的です。

例1：main関数内にすべての処理を記述する場合

ここでは、すべての操作をmain関数の中にまとめて記述します。

import java.util.*;
public class ReverseString {
   public static void main(String[] args) {
      System.out.println("必要なパッケージがインポートされました");
      String input_string = "Java Program";
      System.out.println("定義された文字列: " +input_string);
      char[] reverse = new char[input_string.length()];
      Stack<Character> stack = new Stack<Character>();
      for (int i = 0; i < input_string.length(); i++) {
         stack.push(input_string.charAt(i));
      }
      int i = 0;
      while (!stack.isEmpty()) {
         reverse[i++] = stack.pop();
      }
      String result = new String(reverse);
      System.out.println("
反転後の文字列: " + result);
   }
}

出力

必要なパッケージがインポートされました
定義された文字列: Java Program

反転後の文字列: margorP avaJ

例2：関数としてカプセル化する場合（オブジェクト指向）

こちらは、反転処理を独立した関数に切り出し、オブジェクト指向プログラミングの形式で記述した例です。処理を再利用しやすい構造になっています。

import java.util.*;
public class ReverseString {
   public static String reverse_string(String input_string) {
      char[] reverse = new char[input_string.length()];
      Stack<Character> stack = new Stack<Character>();
      for (int i = 0; i < input_string.length(); i++) {
         stack.push(input_string.charAt(i));
      }
      int i = 0;
      while (!stack.isEmpty()) {
         reverse[i++] = stack.pop();
      }
      return new String(reverse);
   }
   public static void main(String[] args) {
      System.out.println("必要なパッケージがインポートされました");
      String input_string = "Java Program";
      System.out.println("定義された文字列: " +input_string);
      System.out.println("
反転後の文字列: " + reverse_string(input_string));
   }
}

出力

必要なパッケージがインポートされました
定義された文字列: Java Program

反転後の文字列: margorP avaJ

まとめ

スタックのLIFO特性を利用すれば、ループ処理だけで簡単に文字列を反転できます。例1のようにmain関数に直接書く方法は手軽ですが、例2のように関数化しておくと、他のプログラムからも呼び出せて保守性が向上します。用途に応じて使い分けるとよいでしょう。