数据结构(5)线性表-栈

一、栈的概述

栈是一种特殊的线性表,特殊性体现在,它只允许在固定的一段进行插入和删除操作。

可以进行插入和删除操作的一段叫做栈顶,另一端叫做栈底。

如图:

所以栈的数据一般符合"先进后出"或"后进先出"的特点,因为只有栈顶可以进行数据的改写。

栈既然是线性表,逻辑结构上就是线性的,但是物理结构上不一定是线性的,如果底层用数组来实现,那么就是线性的,但是如果用链表来实现的话,那么就又不好说了。

二、栈的相关操作

1.栈的结构

既然底层既可以以数组来实现,又可以用链表来实现,在这里我们就用数组来实现:

栈需要什么属性呢?

如果底层是数组的话,我们先要分清栈顶和栈底,根据我们实现顺序表的经验来看,数组的尾部来做栈顶更合适,因为数组尾部的插入和删除操作更加快捷,时间复杂度均为O(1)。

这样的话就需要一个指针,记录这块地址。

类比顺序表的话,有效数据元素需要size,内存空间大小为capacity。

但是为了区分,我们将有效数据元素用top存储,因为:

没有元素时栈顶和栈底相等,有效元素为0。

而后续的存取等操作,均在栈顶,也就是top位置进行:

所以栈的结构为:

2.栈的初始化

基本不用多说:

测试代码:

3.入栈

栈只有固定的一段可以进行插入删除操作,插入操作一般叫做压栈/进栈/入栈。

我们以数组为底层内存空间,那么就是尾端的插入,当然,在插入之前检测并分配内存空间。

测试代码:

4.出栈

出栈首先栈不能为空:

然后再进行出栈:

测试代码:

assert和正常逻辑均没错。

5.取栈顶元素

测试代码:

验证了后入先出。

6.取栈有效元素个数

测试代码:

7.栈的销毁

测试代码:

栈的实际意义等到具体的题中去体会。

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