I denne vejledning lærer du om stack-datastrukturen og dens implementering i Python, Java og C / C ++.
En stak er en nyttig datastruktur ved programmering. Det er ligesom en bunke plader, der holdes oven på hinanden.
Stakrepræsentation svarende til en bunke af plade
Tænk på de ting, du kan gøre med en sådan bunke plader
- Sæt en ny plade ovenpå
- Fjern toppladen
Hvis du vil have pladen i bunden, skal du først fjerne alle pladerne ovenpå. Et sådant arrangement kaldes Last In First Out - det sidste element, der er det første element, der går ud.
LIFO-princippet om stak
I programmeringsbetingelser kaldes at lægge et element oven på stakken push og fjerne et element kaldes pop .
Stak-push- og pop-operationer
I ovenstående billede, selvom element 2 blev holdt sidst, blev det fjernet først - så det følger Last In First Out (LIFO) -princippet.
Vi kan implementere en stak på ethvert programmeringssprog som C, C ++, Java, Python eller C #, men specifikationen er stort set den samme.
Grundlæggende funktioner i Stack
En stak er et objekt (en abstrakt datatype - ADT), der tillader følgende operationer:
- Push : Tilføj et element øverst på en stak
- Pop : Fjern et element fra toppen af en stak
- IsEmpty : Kontroller, om stakken er tom
- IsFull : Kontroller, om stakken er fuld
- Kig : Få værdien af det øverste element uden at fjerne det
Arbejde med stakdatastruktur
Driften fungerer som følger:
- En markør kaldet TOP bruges til at holde styr på det øverste element i stakken.
- Når vi initialiserer stakken, indstiller vi dens værdi til -1, så vi kan kontrollere, om stakken er tom ved at sammenligne
TOP == -1. - Når vi skubber et element, øger vi værdien af TOP og placerer det nye element i den position, som TOP peger på.
- Når du popper et element, returnerer vi det element, som TOP peger på, og reducerer dets værdi.
- Før vi skubber, kontrollerer vi, om stakken allerede er fuld
- Før du popper, kontrollerer vi, om stakken allerede er tom
Arbejde med stakdatastruktur
Stakimplementeringer i Python, Java, C og C ++
Den mest almindelige stakimplementering bruger arrays, men den kan også implementeres ved hjælp af lister.
Python Java C C + # Stack implementation in python # Creating a stack def create_stack(): stack = () return stack # Creating an empty stack def check_empty(stack): return len(stack) == 0 # Adding items into the stack def push(stack, item): stack.append(item) print("pushed item: " + item) # Removing an element from the stack def pop(stack): if (check_empty(stack)): return "stack is empty" return stack.pop() stack = create_stack() push(stack, str(1)) push(stack, str(2)) push(stack, str(3)) push(stack, str(4)) print("popped item: " + pop(stack)) print("stack after popping an element: " + str(stack))
// Stack implementation in Java class Stack ( private int arr(); private int top; private int capacity; // Creating a stack Stack(int size) ( arr = new int(size); capacity = size; top = -1; ) // Add elements into stack public void push(int x) ( if (isFull()) ( System.out.println("OverFlowProgram Terminated"); System.exit(1); ) System.out.println("Inserting " + x); arr(++top) = x; ) // Remove element from stack public int pop() ( if (isEmpty()) ( System.out.println("STACK EMPTY"); System.exit(1); ) return arr(top--); ) // Utility function to return the size of the stack public int size() ( return top + 1; ) // Check if the stack is empty public Boolean isEmpty() ( return top == -1; ) // Check if the stack is full public Boolean isFull() ( return top == capacity - 1; ) public void printStack() ( for (int i = 0; i <= top; i++) ( System.out.println(arr(i)); ) ) public static void main(String() args) ( Stack stack = new Stack(5); stack.push(1); stack.push(2); stack.push(3); stack.push(4); stack.pop(); System.out.println("After popping out"); stack.printStack(); ) )
// Stack implementation in C #include #include #define MAX 10 int count = 0; // Creating a stack struct stack ( int items(MAX); int top; ); typedef struct stack st; void createEmptyStack(st *s) ( s->top = -1; ) // Check if the stack is full int isfull(st *s) ( if (s->top == MAX - 1) return 1; else return 0; ) // Check if the stack is empty int isempty(st *s) ( if (s->top == -1) return 1; else return 0; ) // Add elements into stack void push(st *s, int newitem) ( if (isfull(s)) ( printf("STACK FULL"); ) else ( s->top++; s->items(s->top) = newitem; ) count++; ) // Remove element from stack void pop(st *s) ( if (isempty(s)) ( printf(" STACK EMPTY "); ) else ( printf("Item popped= %d", s->items(s->top)); s->top--; ) count--; printf(""); ) // Print elements of stack void printStack(st *s) ( printf("Stack: "); for (int i = 0; i items(i)); ) printf(""); ) // Driver code int main() ( int ch; st *s = (st *)malloc(sizeof(st)); createEmptyStack(s); push(s, 1); push(s, 2); push(s, 3); push(s, 4); printStack(s); pop(s); printf("After popping out"); printStack(s); )
// Stack implementation in C++ #include #include using namespace std; #define MAX 10 int size = 0; // Creating a stack struct stack ( int items(MAX); int top; ); typedef struct stack st; void createEmptyStack(st *s) ( s->top = -1; ) // Check if the stack is full int isfull(st *s) ( if (s->top == MAX - 1) return 1; else return 0; ) // Check if the stack is empty int isempty(st *s) ( if (s->top == -1) return 1; else return 0; ) // Add elements into stack void push(st *s, int newitem) ( if (isfull(s)) ( printf("STACK FULL"); ) else ( s->top++; s->items(s->top) = newitem; ) size++; ) // Remove element from stack void pop(st *s) ( if (isempty(s)) ( printf(" STACK EMPTY "); ) else ( printf("Item popped= %d", s->items(s->top)); s->top--; ) size--; cout << endl; ) // Print elements of stack void printStack(st *s) ( printf("Stack: "); for (int i = 0; i < size; i++) ( cout
Stack Time Complexity
For the array-based implementation of a stack, the push and pop operations take constant time, i.e. O(1).
Applications of Stack Data Structure
Although stack is a simple data structure to implement, it is very powerful. The most common uses of a stack are:
- To reverse a word - Put all the letters in a stack and pop them out. Because of the LIFO order of stack, you will get the letters in reverse order.
- In compilers - Compilers use the stack to calculate the value of expressions like
2 + 4 / 5 * (7 - 9) by converting the expression to prefix or postfix form.
- In browsers - The back button in a browser saves all the URLs you have visited previously in a stack. Each time you visit a new page, it is added on top of the stack. When you press the back button, the current URL is removed from the stack, and the previous URL is accessed.
