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栈：数据结构中的后进先出（LIFO）容器

2023-11-04 09:30 由 落雷 发表于 #其他

栈是一种基本的数据结构，广泛应用于计算机科学和编程中，用于管理数据的存储和访问。栈遵循后进先出（Last In, First Out，LIFO）原则，即最后放入栈的元素首先被取出。这种数据结构模拟了物理世界中的栈，如一堆书或一摞盘子。

栈的概念

栈是一个线性数据结构，具有以下关键特点：

  1. 后进先出（LIFO）原则： 最后进入栈的元素将首先出栈。
  2. 两个主要操作： 栈支持两个基本操作，即压栈（Push）和弹栈（Pop）。
  3. 栈顶： 位于栈顶的元素是最新加入栈的元素，是唯一一个可以访问的元素。
  4. 栈底： 位于栈底的元素是最早加入栈的元素，通常不直接访问。
  5. 限制大小： 栈可以有固定或动态大小，通常有容量限制。

栈的用途

栈在计算机科学中有广泛的应用，包括但不限于以下用途：

  1. 函数调用： 编程语言使用栈来管理函数的调用和返回地址，以便实现函数的嵌套调用。
  2. 表达式求值： 栈可以用于计算数学表达式，例如后缀表达式（逆波兰表达式）的求值。
  3. 浏览器历史： 浏览器使用栈来跟踪访问过的网页，以便用户可以使用“后退”按钮。
  4. 撤销功能： 许多应用程序使用栈来实现撤销和重做操作。
  5. 内存管理： 操作系统使用栈来管理进程的内存分配和释放。

栈的实现

栈可以通过数组或链表实现。每种实现方式都有其优点和缺点。

  1. 数组实现： 使用数组实现的栈具有固定大小，通常更快，因为数组的元素在内存中是连续存储的。然而，固定大小的数组栈可能会导致栈溢出。
  2. 链表实现： 使用链表实现的栈没有固定大小限制，因此更灵活，但在访问栈中的元素时需要遍历链表，性能略低于数组实现。

以下是用Go语言实现的简单栈的示例，使用切片实现：

package main

import (
    "fmt"
)

type Stack struct {
    items []int
}

func (s *Stack) Push(item int) {
    s.items = append(s.items, item)
}

func (s *Stack) Pop() int {
    if len(s.items) == 0 {
        panic("Stack is empty")
    }
    lastIndex := len(s.items) - 1
    item := s.items[lastIndex]
    s.items = s.items[:lastIndex]
    return item
}

func main() {
    stack := Stack{}
    stack.Push(1)
    stack.Push(2)
    stack.Push(3)

    fmt.Println(stack.Pop()) // 输出 3
    fmt.Println(stack.Pop()) // 输出 2
}

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