In deze tutorial leer je over de stack-gegevensstructuur en de implementatie ervan in Python, Java en C / C ++.
Een stapel is een nuttige gegevensstructuur bij het programmeren. Het is net als een stapel borden die op elkaar worden gehouden.
Stapelweergave vergelijkbaar met een stapel plaat
Denk na over de dingen die je kunt doen met zo'n stapel borden
- Leg er een nieuw bord op
- Verwijder de bovenplaat
Als je de plaat onderaan wilt, moet je eerst alle platen bovenaan verwijderen. Zo'n arrangement wordt Last In First Out genoemd - het laatste item dat het eerste item is dat uit gaat.
LIFO-principe van Stack
In programmeertermen wordt het plaatsen van een item op de stapel push genoemd en het verwijderen van een item wordt pop genoemd .
Stapel push- en pop-operaties
In de bovenstaande afbeelding, hoewel item 2 als laatste werd bewaard, werd het eerst verwijderd - dus volgt het het Last In First Out (LIFO) -principe.
We kunnen een stack implementeren in elke programmeertaal zoals C, C ++, Java, Python of C #, maar de specificatie is vrijwel hetzelfde.
Basisbewerkingen van Stack
Een stapel is een object (een abstract gegevenstype - ADT) dat de volgende bewerkingen mogelijk maakt:
- Push : voeg een element toe aan de bovenkant van een stapel
- Pop : verwijder een element van de bovenkant van een stapel
- IsEmpty : Controleer of de stapel leeg is
- IsFull : controleer of de stapel vol is
- Peek : Verkrijg de waarde van het bovenste element zonder het te verwijderen
Werken met Stack Data Structure
De bewerkingen werken als volgt:
- Een aanwijzer genaamd TOP wordt gebruikt om het bovenste element in de stapel bij te houden.
- Bij het initialiseren van de stapel stellen we de waarde ervan in op -1 zodat we kunnen controleren of de stapel leeg is door te vergelijken
TOP == -1. - Door op een element te drukken, verhogen we de waarde van TOP en plaatsen we het nieuwe element in de positie waarnaar TOP wijst.
- Bij het laten knallen van een element, retourneren we het element waarnaar TOP wordt verwezen en verminderen we de waarde ervan.
- Voordat we gaan pushen, controleren we of de stapel al vol is
- Voordat we gaan popping, controleren we of de stapel al leeg is
Werken met Stack Data Structure
Stack-implementaties in Python, Java, C en C ++
De meest voorkomende stackimplementatie is het gebruik van arrays, maar het kan ook worden geïmplementeerd met behulp van lijsten.
Python Java C C + # Stack implementation in python # Creating a stack def create_stack(): stack = () return stack # Creating an empty stack def check_empty(stack): return len(stack) == 0 # Adding items into the stack def push(stack, item): stack.append(item) print("pushed item: " + item) # Removing an element from the stack def pop(stack): if (check_empty(stack)): return "stack is empty" return stack.pop() stack = create_stack() push(stack, str(1)) push(stack, str(2)) push(stack, str(3)) push(stack, str(4)) print("popped item: " + pop(stack)) print("stack after popping an element: " + str(stack))
// Stack implementation in Java class Stack ( private int arr(); private int top; private int capacity; // Creating a stack Stack(int size) ( arr = new int(size); capacity = size; top = -1; ) // Add elements into stack public void push(int x) ( if (isFull()) ( System.out.println("OverFlowProgram Terminated"); System.exit(1); ) System.out.println("Inserting " + x); arr(++top) = x; ) // Remove element from stack public int pop() ( if (isEmpty()) ( System.out.println("STACK EMPTY"); System.exit(1); ) return arr(top--); ) // Utility function to return the size of the stack public int size() ( return top + 1; ) // Check if the stack is empty public Boolean isEmpty() ( return top == -1; ) // Check if the stack is full public Boolean isFull() ( return top == capacity - 1; ) public void printStack() ( for (int i = 0; i <= top; i++) ( System.out.println(arr(i)); ) ) public static void main(String() args) ( Stack stack = new Stack(5); stack.push(1); stack.push(2); stack.push(3); stack.push(4); stack.pop(); System.out.println("After popping out"); stack.printStack(); ) )
// Stack implementation in C #include #include #define MAX 10 int count = 0; // Creating a stack struct stack ( int items(MAX); int top; ); typedef struct stack st; void createEmptyStack(st *s) ( s->top = -1; ) // Check if the stack is full int isfull(st *s) ( if (s->top == MAX - 1) return 1; else return 0; ) // Check if the stack is empty int isempty(st *s) ( if (s->top == -1) return 1; else return 0; ) // Add elements into stack void push(st *s, int newitem) ( if (isfull(s)) ( printf("STACK FULL"); ) else ( s->top++; s->items(s->top) = newitem; ) count++; ) // Remove element from stack void pop(st *s) ( if (isempty(s)) ( printf(" STACK EMPTY "); ) else ( printf("Item popped= %d", s->items(s->top)); s->top--; ) count--; printf(""); ) // Print elements of stack void printStack(st *s) ( printf("Stack: "); for (int i = 0; i items(i)); ) printf(""); ) // Driver code int main() ( int ch; st *s = (st *)malloc(sizeof(st)); createEmptyStack(s); push(s, 1); push(s, 2); push(s, 3); push(s, 4); printStack(s); pop(s); printf("After popping out"); printStack(s); )
// Stack implementation in C++ #include #include using namespace std; #define MAX 10 int size = 0; // Creating a stack struct stack ( int items(MAX); int top; ); typedef struct stack st; void createEmptyStack(st *s) ( s->top = -1; ) // Check if the stack is full int isfull(st *s) ( if (s->top == MAX - 1) return 1; else return 0; ) // Check if the stack is empty int isempty(st *s) ( if (s->top == -1) return 1; else return 0; ) // Add elements into stack void push(st *s, int newitem) ( if (isfull(s)) ( printf("STACK FULL"); ) else ( s->top++; s->items(s->top) = newitem; ) size++; ) // Remove element from stack void pop(st *s) ( if (isempty(s)) ( printf(" STACK EMPTY "); ) else ( printf("Item popped= %d", s->items(s->top)); s->top--; ) size--; cout << endl; ) // Print elements of stack void printStack(st *s) ( printf("Stack: "); for (int i = 0; i < size; i++) ( cout
Stack Time Complexity
For the array-based implementation of a stack, the push and pop operations take constant time, i.e. O(1).
Applications of Stack Data Structure
Although stack is a simple data structure to implement, it is very powerful. The most common uses of a stack are:
- To reverse a word - Put all the letters in a stack and pop them out. Because of the LIFO order of stack, you will get the letters in reverse order.
- In compilers - Compilers use the stack to calculate the value of expressions like
2 + 4 / 5 * (7 - 9) by converting the expression to prefix or postfix form.
- In browsers - The back button in a browser saves all the URLs you have visited previously in a stack. Each time you visit a new page, it is added on top of the stack. When you press the back button, the current URL is removed from the stack, and the previous URL is accessed.
