揭秘数据结构中栈和队列的神秘面纱，解锁编程世界的新篇章

后端

2023-05-24 20:48:43

踏上数据结构的探索之旅：揭开栈和队列的神秘面纱

栈：后进先出，秩序井然

想象一下，你正在整理一摞书，总是从最上面那本开始。这就是栈的运作方式！它就像一座井然有序的塔楼，新元素不断加入，旧元素按序离开。这种后进先出（LIFO）的原则在计算机科学中无处不在，从浏览器中的后退按钮到函数调用的管理。

队列：先进先出，有序排队

与栈不同，队列遵循先进先出（FIFO）的原则，就好比生活中排队的场景。第一个进入队列的元素将第一个离开，就像你在银行排队等候一样。队列在现实生活中随处可见，从杂货店的收银台到网络流量的管理。

数组实现：简单易用，效率可靠

数组是一种常见的数据结构，由一组连续的内存空间组成，每个空间存储一个数据元素。我们可以利用数组来实现栈和队列。

栈的数组实现

将数组视为栈，我们可以通过数组的下标来模拟栈的操作。当元素入栈时，将其添加到数组的末尾；当元素出栈时，从数组的末尾移除。这种实现方式简单直观，效率也相当不错。

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

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

    def pop(self):
        if not self.is_empty():
            return self.items.pop()

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

队列的数组实现

将数组视为队列，我们需要考虑如何处理队头和队尾。我们可以利用数组的循环特性，在数组的一端作为队头，另一端作为队尾。当元素入队时，将其添加到队尾；当元素出队时，从队头移除。

class Queue:
    def __init__(self):
        self.items = []
        self.head = 0
        self.tail = 0

    def enqueue(self, item):
        self.items.append(item)
        self.tail = (self.tail + 1) % len(self.items)

    def dequeue(self):
        if not self.is_empty():
            item = self.items[self.head]
            self.head = (self.head + 1) % len(self.items)
            return item

    def is_empty(self):
        return self.head == self.tail