数据结构的入门之栈

前端

2024-01-25 00:14:15

在数据结构的浩瀚世界中，栈是一个基础且至关重要的概念。如同生活中整齐叠放的盘子，栈也是遵循后进先出（LIFO） 原则的一种数据结构，新加入的元素总是排在最上面，需要时也总是从最上面取出。

栈的理解与定义

用生活中的例子来理解栈，就好比在一根细长的管子上穿珠子，只能从管子的顶部插入和取出珠子。后插入的珠子会压在先插入的珠子之上，当需要取出珠子时，我们也总是从最上面取走。

在计算机科学中，栈被定义为一种限制性线性表 。它与队列类似，都是一种线性结构 ，但与队列的先进先出（FIFO） 原则不同，栈遵循后进先出（LIFO） 的原则。

栈的应用场景

栈在实际生活中有着广泛的应用，例如：

函数调用： 当一个函数调用另一个函数时，被调用的函数的参数和局部变量将被压入栈中，当被调用的函数返回时，这些数据将被弹出栈。
表达式的求值： 中缀表达式和后缀表达式的求值都可以使用栈来实现。
语法分析： 编译器和解释器在语法分析过程中使用栈来管理符号表和语法规则。
撤销/重做操作： 图形编辑软件和文本编辑器等应用程序使用栈来存储最近执行的操作，以便用户可以撤销或重做操作。

栈的实现

栈可以有多种实现方式，最常见的两种是：

1. 数组实现：

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

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

    def pop(self):
        if len(self.stack) > 0:
            return self.stack.pop()
        else:
            raise IndexError("Stack is empty")

2. 链表实现：

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

    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.head is not None:
            popped_item = self.head.data
            self.head = self.head.next
            return popped_item
        else:
            raise IndexError("Stack is empty")