深入理解栈结构及其在LeetCode-Go项目中的应用

最新推荐文章于 2025-06-01 01:00:41 发布

祝珺月

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栈(Stack)是一种非常重要的线性数据结构，它遵循"后进先出"(LIFO)的原则。在计算机科学中，栈的应用非常广泛，从函数调用到表达式求值，从括号匹配到浏览器历史记录，处处都有栈的身影。本文将深入探讨栈的基本概念、常见应用场景，并结合LeetCode-Go项目中的相关题目进行详细分析。

栈是一种操作受限的线性表，只允许在一端（称为栈顶）进行插入和删除操作。栈的基本操作包括：

在LeetCode-Go项目中，有多个题目考察了栈的基本操作，例如第155题"Min Stack"要求实现一个能在常数时间内检索到最小元素的栈，第225题"Implement Stack using Queues"要求使用队列实现栈的基本操作。

括号匹配是栈的经典应用之一。我们需要检查一个字符串中的括号是否正确配对和嵌套。LeetCode-Go中相关题目包括：

这类问题的解法通常是遍历字符串，遇到左括号压栈，遇到右括号时检查栈顶是否匹配的左括号，匹配则弹栈，否则无效。

栈可以用于计算各种表达式，包括：

逆波兰表达式（后缀表达式）的计算特别适合用栈实现：遍历表达式，遇到数字压栈，遇到运算符则弹出栈顶两个数字进行计算，然后将结果压回栈中。

栈可以用于处理各种编码解码问题，如：

这类问题通常需要使用栈来保存当前的解码状态或上下文信息。

单调栈是一种特殊的栈结构，它保持栈内元素单调递增或单调递减。单调栈常用于解决"下一个更大/更小元素"类问题。

下一个更大元素：
- 第496题"Next Greater Element I"：找出数组中每个元素的下一个更大元素
- 第503题"Next Greater Element II"：循环数组的下一个更大元素
柱状图最大矩形：
- 第84题"Largest Rectangle in Histogram"：计算柱状图中最大的矩形面积
每日温度：
- 第739题"Daily Temperatures"：计算需要等待多少天才能得到更高的温度

单调栈的工作原理是：遍历数组时，对于当前元素，不断弹出栈顶比它小的元素，这些被弹出元素的下一个更大元素就是当前元素。然后将当前元素压栈，保持栈的单调性。

在LeetCode-Go项目中，还有一些题目展示了栈与其他数据结构的结合使用：

栈与队列的相互实现：
- 第232题"Implement Queue using Stacks"：用栈实现队列
- 第225题"Implement Stack using Queues"：用队列实现栈
栈与树的遍历：
- 第94题"Binary Tree Inorder Traversal"：二叉树的中序遍历
- 第144题"Binary Tree Preorder Traversal"：二叉树的先序遍历
- 第145题"Binary Tree Postorder Traversal"：二叉树的后序遍历

树的非递归遍历通常需要使用栈来模拟递归调用栈。