I den här handledningen lär du dig om stackdatastrukturen och dess implementering i Python, Java och C / C ++.
En stack är en användbar datastruktur vid programmering. Det är precis som en hög med tallrikar som hålls ovanpå varandra.
Stackrepresentation liknar en hög med tallrik
Tänk på saker du kan göra med en sådan hög med tallrikar
- Lägg en ny tallrik ovanpå
- Ta bort topplattan
Om du vill ha plattan längst ner måste du först ta bort alla plattorna ovanpå. Ett sådant arrangemang kallas Last In First Out - det sista objektet som är det första objektet som går ut.
LIFO-principen för stack
I programmeringsbetingelser kallas att lägga ett objekt ovanpå stacken push och ta bort ett objekt kallas pop .
Stack Push och Pop-operationer
I ovanstående bild, även om objekt 2 hölls sist, tog det bort först - så det följer LIFO- principen ( Last In First Out) .
Vi kan implementera en stack på vilket programmeringsspråk som helst som C, C ++, Java, Python eller C #, men specifikationen är ungefär densamma.
Grundläggande funktioner för Stack
En stack är ett objekt (en abstrakt datatyp - ADT) som tillåter följande operationer:
- Push : Lägg till ett element högst upp på en stack
- Pop : Ta bort ett element från toppen av en stack
- IsEmpty : Kontrollera om stacken är tom
- IsFull : Kontrollera om stacken är full
- Peek : Få värdet på toppelementet utan att ta bort det
Arbeta med stapeldatastruktur
Verksamheten fungerar enligt följande:
- En pekare som heter TOP används för att hålla reda på det översta elementet i stacken.
- När vi initialiserar stacken ställer vi in värdet på -1 så att vi kan kontrollera om stacken är tom genom att jämföra
TOP == -1. - När vi trycker på ett element ökar vi värdet på TOP och placerar det nya elementet i den position som TOP pekar på.
- När vi poppar ett element returnerar vi elementet som TOP pekar på och minskar dess värde.
- Innan vi trycker på kontrollerar vi om stacken redan är full
- Innan du poppar kontrollerar vi om stacken redan är tom
Arbeta med stapeldatastruktur
Stackimplementeringar i Python, Java, C och C ++
Den vanligaste stackimplementeringen är att använda arrays, men den kan också implementeras med hjälp av listor.
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.
