游龙战神 栈存储结构详解,什么是栈

栈是用来存储逻辑关系为"一对一"数据的线性存储结构
同顺序表和链表一样 , 栈也是用来存储逻辑关系为“一对一”数据的线性存储结构 , 如图1所示 。
游龙战神 栈存储结构详解,什么是栈
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从图1我们看到 , 栈存储结构与之前所学的线性存储结构有所差异 , 这缘于栈对数据“存”和“取”的过程有特殊的要求:1、栈只能从表的一端存取数据 , 另一端是封闭的 , 如图1所示;2、在栈中 , 无论是存数据还是取数据 , 都必须遵循”先进后出”的原则 , 即最先进栈的元素最后出栈 。 那图1的栈来说 , 从图中数据的存储状态可判断出 , 元素1是最先进的栈 。 因此 , 当需要从栈中取出元素1时 , 根据”先进后出”的原则 , 需提前将元素3和元素2从栈中取出 , 然后才能成功取出元素1 。
因此 , 我们可以给栈下一个定义 , 即栈是一种只能从表的一端存取数据且遵循"先进后出"原则的线性存储结构 。
通常 , 栈的开口端被称为栈顶;相应地 , 封口端被称为栈底 。 因此 , 栈顶元素指的就是距离栈顶最近的元素 , 拿图2来说 , 栈顶元素为元素4;同理 , 栈的元素指的是位于栈最底部的元素 , 图2中的栈底元素为元素1 。
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基于栈结构的特点 , 在实际应用中 , 通常只会对栈执行以下两种操作:
向栈中添加元素 , 此过程被称为”进栈”(入栈或压栈);从栈中提取出指定元素 , 此过程被称为”出栈”(或弹栈);栈是一种“特殊”的线性存储结构 , 因此栈的具体实现有以下两种方式:
顺序栈:采用顺序存储结构可以模拟栈存储数据的特点 , 从而实现栈存储结构;链栈:采用链式存储结构实现栈结构;两种实现方式的区别 , 仅限于数据元素在实际物理空间上存放的相对位置 , 顺序栈底层采用的是数组 , 链栈底层采用的是链表 。 有关顺序栈和链栈的具体实现会在后续章节中作详细讲解 。
基于栈结构对数据存取采用“先进后出”原则的特点 , 它可以用于实现很多功能 。
例如 , 我们经常使用浏览器在各种网站上查找信息 。 假设先浏览的页面A , 然后关闭了页面A跳转到页面B , 随后又关闭页面B跳转到了页面C 。 而此时 , 我们如果想重新回到页面A , 有两个选择:
重新搜索找到页面A;使用浏览器的”回退”功能 。 浏览器会先回退到页面B , 而后再回退到页面A 。浏览器“回退”功能的实现 , 底层使用的就是栈存储结构 。 当你关闭页面A时 , 浏览器会将页面A入栈;同样 , 当你关闭页面B时 , 浏览器也会将B入栈 。 因此 , 当你执行回退操作时 , 才会首先看到的是页面B , 然后是页面A , 这是栈中数据依次出栈的效果 。
不仅如此 , 栈存储结构还可以帮我们检测代码中的括号匹配问题 。 多数编程语言都会用到括号(小括号、中括号和大括号) , 括号的错误使用(通常是丢右括号)会导致程序编译错误 , 而很多开发工具中都有检测代码是否有编辑错误的功能 , 其中就包含检测代码中的括号匹配问题 , 此功能的底层实现使用的就是栈结构 。
同时 , 栈结构还可以实现数值的进制转换功能 。 例如 , 编写程序实现从十进制数自动转换成二进制数 , 就可以使用栈存储结构来实现 。
以上也仅是栈应用领域的冰山一角 , 这里不再过多举例 。 在后续章节的学习中 , 我们会大量使用到栈结构 。 接下来 , 我们学习如何实现顺序栈和链栈 , 以及对栈中元素进行入栈和出栈的操作 。
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