栈数据结构：深入浅出，掌握后进先出！

2023-10-25 19:30:06

前言

数据结构是计算机科学的基础，而栈作为一种重要的线性数据结构，在计算机科学领域有着广泛的应用。它是一种后进先出（LIFO）的结构，即最后插入的数据项将最先被移除。在本文中，我们将深入探索栈数据结构，从基本概念到实际应用，全面解析栈的运作方式和优势。

栈的基本概念

栈是一种特殊的线性表，它只允许在表尾进行插入和删除操作，称为栈顶，而另一端称为栈底。这意味着数据项将按照后进先出的顺序排列，即最后插入的元素将最先被移除。

栈的操作

栈的常用操作包括：

push(item)：将一个新元素推入栈顶。
pop()：移除并返回栈顶的元素。
top()：返回栈顶元素，但不移除它。
isEmpty()：检查栈是否为空。

栈的应用

栈在计算机科学中有着广泛的应用，例如：

函数调用： 栈用于存储函数调用时的局部变量和返回地址。
后缀表达式求值： 栈用于将后缀表达式的操作数和运算符存储在计算过程中。
深度优先搜索： 栈用于存储深度优先搜索算法中访问过的节点。
撤销/重做操作： 栈用于存储用户操作的历史记录，以便进行撤销和重做操作。

栈的实现

栈可以使用数组或链表实现。

数组实现：

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()
        else:
            return None

    def top(self):
        if not self.is_empty():
            return self.items[-1]
        else:
            return None

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

链表实现：

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

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

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

    def pop(self):
        if not self.is_empty():
            popped_item = self.top.data
            self.top = self.top.next
            return popped_item
        else:
            return None

    def top(self):
        if not self.is_empty():
            return self.top.data
        else:
            return None

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