建站网站是什么,做网站用花瓣上的图片会侵权吗,注册网站不用手机短信验证的,免费信息网站建设栈的定义#xff1a;栈是一种线性表数据结构#xff0c;仅允许在表的一端#xff08;栈顶#xff09;进行插入#xff08;入栈#xff09;和删除#xff08;出栈#xff09;操作。没有数据元素时为「空栈」#xff0c;遵循「后进先出#xff08;LIFO#xff09;」原…栈的定义栈是一种线性表数据结构仅允许在表的一端栈顶进行插入入栈和删除出栈操作。没有数据元素时为「空栈」遵循「后进先出LIFO」原则。栈的存储方式 顺序栈利用地址连续的存储单元存放元素用指针top指示栈顶位置可借助 Python 的列表实现。链式栈通过单链表实现元素插入到链表首个节点前top指向链表头节点。 栈的基本操作包括初始化空栈、判断栈是否为空、判断栈是否已满仅适用于顺序栈、插入元素、删除元素和获取栈顶元素。栈的应用常作为辅助存储结构保存和取用信息如函数调用栈、浏览器前进后退功能利用后进先出规则保证特定存取顺序如翻转元素顺序、铁路列车车辆调度还可用于判断有效括号等问题。
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栈的定义与概念 栈Stack也被称为堆栈是一种特殊的线性表数据结构。它有两个关键特征一是操作的限制性只允许在表的一端进行数据的插入和删除操作这一端被称作「栈顶top」而另一端则是「栈底bottom」二是遵循「后进先出Last In First Out简称 LIFO」原则。当栈中没有任何数据元素时我们称其为「空栈」 。 在栈中插入操作也叫「入栈」或「进栈」删除操作则叫「出栈」或「退栈」。从线性表的角度看栈中元素存在前驱后继的线性关系元素按顺序进栈栈顶元素是最后进栈的那个。从后进先出原则来说每次出栈删除的都是当前栈顶元素最先进入的元素位于栈底最后进入的在栈顶。
栈的存储方式 顺序栈顺序栈是栈的顺序存储结构它利用一组地址连续的存储单元从栈底到栈顶依次存放元素。通过一个指针top来指示栈顶元素在顺序栈中的位置。在 Python 中借助列表list就可以方便地实现顺序栈。列表的特性使其能够很好地模拟顺序栈的操作利用列表的索引和内置方法能轻松完成元素的入栈和出栈等操作。链式栈链式栈采用单链表的方式实现栈。在链式栈中元素按照插入顺序依次插入到链表的第一个节点之前栈顶指针top始终指向链表的头节点位置。这种存储方式的优势在于插入和删除操作无需移动大量元素效率较高尤其适用于频繁进行插入和删除操作的场景。
栈的基本操作 初始化空栈创建一个空栈时需要定义栈的大小size在顺序栈中用于判断栈是否已满同时设置栈顶元素指针top通常初始时top指向栈底在顺序栈中可能是 - 1 或 0具体取决于实现方式在链式栈中可能是None。判断栈是否为空该操作用于检查栈中是否有元素。当栈为空时返回True栈不为空时返回False。在栈的删除操作和获取当前栈顶元素操作前通常需要先判断栈是否为空以避免空指针异常或其他错误。判断栈是否已满此操作仅适用于顺序栈。当栈中的元素数量达到预先设定的栈大小时返回True表示栈已满否则返回False。在顺序栈插入元素前需判断栈是否已满防止栈溢出在获取栈顶元素操作时也可能需要判断栈是否已满以确保操作的正确性。插入元素进栈、入栈这一操作相当于在线性表的末尾添加一个新的数据元素。在顺序栈中先将新元素放入top指针所指位置然后top指针上移在链式栈中创建新节点将其插入到链表头节点之前并更新top指针指向新节点。删除元素出栈、退栈该操作类似在线性表末尾删除最后一个数据元素。顺序栈中先取出top指针所指元素然后top指针下移链式栈中删除头节点即栈顶元素并更新top指针指向下一个节点。获取栈顶元素获取栈顶元素的操作与插入和删除不同它不会改变栈顶指针top的位置。顺序栈中直接返回top指针所指元素链式栈中返回头节点栈顶元素的值。
栈的应用 栈在算法和程序中应用广泛主要体现在两个方面 辅助存储结构栈能够方便地保存和取用信息常被用作算法和程序中的辅助存储结构。例如在操作系统中函数调用栈用于记录函数调用的相关信息包括函数参数、局部变量等。当一个函数被调用时其相关信息入栈函数执行结束后这些信息出栈。在浏览器中前进和后退功能也是借助栈来实现的浏览过的页面地址按顺序入栈通过栈操作实现页面的回溯和前进。保证特定存取顺序基于栈的后进先出规则可以保证特定的存取顺序。比如在翻转一组元素的顺序时将元素依次入栈再依次出栈就能得到翻转后的顺序。在铁路列车车辆调度场景中利用栈的特性可以实现对列车车厢的合理调度提高调度效率。 以判断有效的括号这道简单的算法题为例给定一个只包含()、{}、[]的字符串s判断字符串是否有效。有效的字符串需满足左括号必须用相同类型的右括号闭合且左括号必须以正确的顺序闭合。这道题就可以利用栈来解决遍历字符串遇到左括号入栈遇到右括号时检查栈顶元素是否与之匹配若匹配则栈顶元素出栈否则字符串无效。遍历结束后若栈为空则字符串有效否则无效。
