【数据结构基础】栈的基础应用

要弄明白什么是栈，就需要举一个生活化的例子。

假如有一个狭小的胡同，这个胡同一端开口，另一端封闭。有许多车在里面停着，这时往胡同里面停放车辆，先停的会靠近胡同内侧，后停车的会位于胡同入口。

【如图】

这时若想把靠后的车辆开出来，就需要先把最靠近入口的车开出来。即按照和停车顺序相反的顺序来取车。

【如图】

栈作为一种线性数据结构，特点为先入后出。最早进入的元素为栈底，最后进入的元素为栈顶。而由于是线性的，所以用数组和链表均可实现。

下面来讲栈的基本操作

1，入栈（push）

入栈操作就是把新元素放入栈中，只允许从栈顶一侧放入元素，新的元素会变为新的栈顶。

【如图】

2，出栈（pop）

出栈就是把栈顶从栈中弹出，而栈顶的后一位元素会随即变为新的栈顶。

【如图】

下列代码展示了c++中入栈和出栈的操作。 c++中提供了stack，使我们可以用它完成非常方便的操作（也是算法比赛必备知识了）

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#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
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int main() {
    int size;  // 定义一个整型变量，用于存储栈的大小
    cout << "请输入栈的大小: ";  // 提示用户输入栈的大小
    cin >> size;  // 从标准输入读取栈的大小
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//下列框内代码可省略
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    if (size <= 0) {  // 检查栈的大小是否为正数
        cerr << "栈的大小必须为正数" << endl;  // 如果栈的大小不是正数，输出错误信息
        return 1;  // 退出程序，返回错误码1
    }
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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    stack<char> charStack;  // 定义一个字符栈
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    // 输入字符
    cout << "请输入 " << size << " 个字符:\n";  // 提示用户输入指定数量的字符
    for (int i = 0; i < size; ++i) {  // 循环读取指定数量的字符
        char c;  // 定义一个字符变量
        cin >> c;  // 从标准输入读取一个字符
        charStack.push(c);  // 将读取的字符压入栈中
    }
​
    // 弹出并打印字符
    cout << "从栈中弹出的字符为:\n";  // 提示用户即将输出从栈中弹出的字符
    while (!charStack.empty()) {  // 当栈不为空时，继续循环
        cout << charStack.top() << ' ';  // 输出栈顶的字符，并在字符后加一个空格
        charStack.pop();  // 弹出栈顶的字符
    }
    cout << endl;  
​
    return 0;  
}
​

另外，由于入栈和出栈只影响最后一个元素，时间复杂度均为O(1)，是十分高效的操作。

同时由于它先入后出的特性，非常适合用于历史回溯的功能。