数据结构：栈_栈头-优快云博客

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栈（Stack）是一种基础的抽象数据类型，它遵循“后进先出”（LIFO，Last In First Out）的原则。也就是说，最后放入栈中的元素最先被移除。栈在计算机科学中有广泛的应用，例如在函数调用管理、表达式求值、语法分析等领域。

一、栈的基本概念

1. 操作

        压栈（Push）：将一个元素添加到栈顶。
        弹栈（Pop）：移除并返回栈顶的元素。
        查看栈顶元素（Peek/Top）：返回栈顶的元素，但不移除它。
        检查栈是否为空（IsEmpty）：判断栈中是否有元素。

2. 特性

        顺序性：栈内元素有明确的序列，后入的元素在前面。
        有限性：栈有固定的容量，如果栈满，再进行压栈操作会导致溢出（stack overflow）。
        限制性：只能在栈顶添加和移除元素，无法随机访问。

二、栈的实现方式

栈可以通过数组或链表来实现：

1. 数组实现

使用一个数组来存储栈中的元素。
栈顶的指针指向当前栈顶元素的位置。

2. 链表实现

使用链表的头部作为栈的顶端，动态地进行内存分配。

三、栈的应用

        函数调用管理：使用栈来保存函数调用中的局部变量、返回地址等信息。
        表达式求值：转换和求值时可以使用栈，例如中缀表达式转换为后缀表达式（逆波兰表达式）。
        括号匹配：实现语法检查程序，检查表达式中的括号是否匹配。

四、栈的优缺点

优点：
简单高效：栈的基本操作（压栈和弹栈）时间复杂度都为 O(1)，效率高。
灵活性：栈能够动态扩展（在链表实现的情况下），可以处理不定数量的数据。

缺点：
容量限制：在数组实现中，栈的大小是固定的，可能会导致溢出。
只能访问栈顶元素：无法直接访问栈中的其他元素。

五、示例代码（Python）

以下是一个简单的栈实现示例，使用数组（列表）来实现栈：

class Stack(object):
    def __init__(self):
        # 用列表存储栈的元素
        self.item = []

    # 判断栈是否为空，True 为
    def is_empty(self):
        return len(self.item) == 0

    def push(self, item):
        '''
        压栈
        :param item: 元素
        :return:
        '''
        self.item.append(item)

    # 遍历
    def travel(self):
        for i in self.item:
            print(i)

    # 弹栈/出栈
    def pop(self):
        if self.is_empty():
            raise IndexError('栈为空')
        # 弹栈/出栈
        return self.item.pop()

    # 查看栈顶元素
    def peek(self):
        if self.is_empty():
            raise IndexError('栈为空')
        return self.item[-1]

    # 返回栈长度
    def size(self):
        return len(self.item)


if __name__ == '__main__':
    # 实例化对象stack
    stack = Stack()
    # 判断栈是否为空
    print(stack.is_empty())  # False
    print('-' * 20)
    # 压栈
    stack.push(1)
    stack.push(2)
    stack.push(3)
    stack.travel()  # 1 2 3
    print('-' * 20)
    # 弹栈/出栈
    stack.pop()
    stack.travel()  # 1 2
    print('-' * 20)
    # 看栈顶元素
    print(stack.peek())  # 2
    print('-' * 20)
    # 返回栈长度
    print(stack.size())  # 2