栈为空时调用push却抛出‘Stack is full’异常的问题排查

实现的代码 #

泛型栈类ArrayStack #

基于数组实现的泛型栈ArrayStack<E>，包含基础栈操作方法，关键代码如下：

// 构造方法：指定栈容量
public ArrayStack(int capacity) {
    arr = (E[]) new Object[capacity];
}

// 栈顶指针（初始为-1，表示空栈）
private int t = -1;

// 返回栈中元素数量
public int size() {
    return t + 1;
}

// 压栈方法：栈满时抛出异常
public void push(E element) throws IllegalStateException {
    if (size() == arr.length) {
        throw new IllegalStateException("Stack is full");
    }
    arr[++t] = element;
}

十进制转二进制类dec_to_bin #

该类创建容量为32的ArrayStack<Long>实例，用于存储二进制位：

ArrayStack<Long> a1 = new ArrayStack<Long>(32);

负责进制转换与压栈的pushing()方法代码：

public void pushing(long num) {
    while (num > 0) {
        long remainder = num % 2;
        a1.push(remainder);
        num = num / 2;
    }
    // 处理输入为0的情况
    if (num == 0) {
        a1.push(0L);
    }
}

抛出的异常信息 #

执行压栈操作时触发栈满异常：

Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: Stack is full
    at ArrayStack.push(test.java:36)
    at dec_to_bin.pushing(test.java:64)
    at dec_to_bin.process(test.java:75)
    at test.main(test.java:115)

问题分析与修复方案 #

核心原因 #

栈容量固定为32，但实际压入的二进制位数超过32位，常见触发场景：

1. 输入数值超出32位无符号整数范围：比如输入4294967296（即2^32），其二进制为1后接32个0，共33位，压栈时超出容量。
2. pushing()方法逻辑冗余：当输入为0时，循环不执行但会额外压入一个0；如果输入的数值转换后刚好32位，加上这个额外的0就会触发栈满。

修复方案 #

方案1：修正pushing()方法逻辑

移除冗余的0压入操作，仅当栈为空且输入为0时才压入0：

public void pushing(long num) {
    // 仅当输入为0且栈为空时压入0，避免冗余
    if (num == 0) {
        if (a1.isEmpty()) {
            a1.push(0L);
        }
        return;
    }
    // 正数转二进制逻辑
    while (num > 0) {
        long remainder = num % 2;
        a1.push(remainder);
        num = num / 2;
    }
}

方案2：扩容栈容量

若需支持更大数值（如64位整数），直接将栈容量设为64：

ArrayStack<Long> a1 = new ArrayStack<Long>(64);

方案3：实现栈自动扩容

修改ArrayStack的push()方法，当栈满时自动扩容为原容量的2倍，彻底摆脱固定容量限制：

import java.util.Arrays;

// 修改后的push方法
public void push(E element) {
    if (size() == arr.length) {
        // 自动扩容为原容量的2倍
        arr = Arrays.copyOf(arr, arr.length * 2);
    }
    arr[++t] = element;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bruhbytes