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栈简介
在本节课中,我们将学习栈数据结构,了解它的用途和功能。
简介
我们都很熟悉一个非常常见的功能——“撤销”(Undo)选项,几乎所有的流行应用程序中都有这个功能。你有没有想过它是如何实现的?实际上,系统会将工作过程中的先前状态(数量有限)按顺序存储在内存中,使得最后的状态排在最前面。如果仅用普通的数组来实现,效率并不高;我们将在接下来的章节中探讨其中的原因。这时,栈(Stack) 数据结构就显得非常有用。
栈遵循 后进先出(Last In First Out, LIFO) 的原则。这意味着最后加入的元素位于栈顶,而最先加入的元素则在栈底。
一个现实生活中的栈的例子是书堆。如果你想取到中间某本书,就必须先把上面的所有书都拿走。同样,你最后放入书堆的那本书,正好在最上面!
...
栈有什么用途?
尽管实现简单,栈却能解决许多复杂的问题!
许多著名的算法,如 深度优先搜索(Depth First Search) 和 表达式求值算法(Expression Evaluation Algorithm),都利用了栈的功能。栈常用于:
- 回溯到之前的任务或状态,例如在递归代码中
- 保存尚未完成的任务,例如在图中从某个点出发探索两条不同路径时,用于寻找到达目标的最短路径
栈是如何工作的?
栈可以通过多种方式实现,但一个典型的栈必须具备以下基本功能:
| 函数 | 作用说明 |
|---|---|
push(element) | 将元素插入栈顶 |
pop() | 移除栈顶元素并返回该元素 |
isEmpty() | 若栈为空,返回布尔值 true;否则返回 false |
getTop() | 返回最近添加的元素 |
下面的动画展示了 push(element) 和 pop() 函数的高层次操作过程。