数据结构：栈与队列
栈和队列是两种常见的数据结构，用于管理数据的存储和访问方式。它们都属于线性结构，但在操作规则和应用场景上有显著差异。
栈（Stack）
栈是一种遵循**后进先出（LIFO）**原则的数据结构。最后插入的元素最先被移除。栈的基本操作包括：
- Push（压栈）：将元素添加到栈顶。
- Pop（出栈）：移除并返回栈顶元素。
- Peek/Top（查看栈顶）：返回栈顶元素但不移除。
- isEmpty（判空）：检查栈是否为空。
实现方式：
- 数组实现：通过固定大小的数组和栈顶指针实现。
- 链表实现：使用链表的头部作为栈顶，动态调整大小。
应用场景：
- 函数调用栈（递归调用）。
- 表达式求值（如括号匹配）。
- 浏览器历史记录（后退功能）。
队列（Queue）
队列是一种遵循**先进先出（FIFO）**原则的数据结构。最先插入的元素最先被移除。队列的基本操作包括：
- Enqueue（入队）：将元素添加到队尾。
- Dequeue（出队）：移除并返回队首元素。
- Front（查看队首）：返回队首元素但不移除。
- isEmpty（判空）：检查队列是否为空。
实现方式：
- 数组实现：使用循环数组解决空间浪费问题。
- 链表实现：通过维护头尾指针实现动态调整。
变种队列：
- 双端队列（Deque）：两端均可进行插入和删除。
- 优先队列（Priority Queue）：元素按优先级出队。
应用场景：
- 任务调度（如打印队列）。
- 消息队列（异步通信）。
- 广度优先搜索（BFS）算法。
栈与队列的对比
| 特性 | 栈 | 队列 |
|---|---|---|
| 操作原则 | LIFO（后进先出） | FIFO（先进先出） |
| 插入位置 | 栈顶 | 队尾 |
| 删除位置 | 栈顶 | 队首 |
| 典型应用 | 递归、括号匹配 | 任务调度、BFS |
代码示例（Python）
栈的实现（数组）：
class Stack:
def __init__(self):
self.items = []
def push(self, item):
self.items.append(item)
def pop(self):
return self.items.pop()
def peek(self):
return self.items[-1]
def is_empty(self):
return len(self.items) == 0队列的实现（链表）：
class Node:
def __init__(self, data):
self.data = data
self.next = None
class Queue:
def __init__(self):
self.front = None
self.rear = None
def enqueue(self, item):
new_node = Node(item)
if self.rear is None:
self.front = new_node
self.rear = new_node
else:
self.rear.next = new_node
self.rear = new_node
def dequeue(self):
if self.front is None:
return None
temp = self.front
self.front = temp.next
if self.front is None:
self.rear = None
return temp.data总结
栈和队列是基础但强大的数据结构，理解其特性和实现方式有助于解决特定问题。栈适合需要回溯的场景，而队列适合顺序处理的场景。根据需求选择合适的数据结构能显著提升算法效率。