Python数据结构指南：深入了解栈

闲谈

2024-02-05 11:42:13

栈：计算机科学中的数据结构基石

在计算机科学领域，数据结构扮演着至关重要的角色，它们决定了数据如何组织和存储，从而影响访问和操作的效率。其中，栈以其独特的先进先出（FILO）特性脱颖而出，为各种应用提供了强大的解决方案。

栈的数据结构

栈是一种线性数据结构，遵循FILO原则。想象一下生活中常见的叠放物品的栈，后放上的物品处于栈顶，而最先放上的物品被隐藏在栈底。在数据结构中，栈同样如此，最新添加的元素位于栈顶，而较早添加的元素则依次向下排布。

实现栈的数据结构通常有两种常见方法：

顺序栈：

顺序栈使用连续的内存空间来存储元素，这种实现方式类似于数组。元素之间的访问和删除操作非常高效。然而，顺序栈的缺点在于它的栈空间大小固定，无法动态扩展。

链栈：

链栈使用链表来存储元素，元素之间通过指针连接。这种实现方式提供了更灵活的内存管理，允许栈空间动态扩展。然而，链栈的元素访问和删除操作会略慢一些，因为需要遍历链表。

Python中的栈实现

顺序栈：

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items = []

    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        if self.is_empty():
            return None
        return self.items.pop()

    def peek(self):
        if self.is_empty():
            return None
        return self.items[-1]

    def is_empty(self):
        return len(self.items) == 0

链栈：

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

class Stack:
    def __init__(self):
        self.head = None

    def push(self, item):
        new_node = Node(item)
        new_node.next = self.head
        self.head = new_node

    def pop(self):
        if self.is_empty():
            return None
        item = self.head.data
        self.head = self.head.next
        return item

    def peek(self):
        if self.is_empty():
            return None
        return self.head.data

    def is_empty(self):
        return self.head is None