17、栈和队列的深入探讨

栈和队列的深入探讨

1. 栈的基本概念与操作

栈（stack）是一种线性数据结构，其特点是后进先出（LIFO, Last In First Out）。栈的操作主要包括入栈（push）和出栈（pop）。入栈是在栈顶添加一个元素，而出栈则是移除栈顶的元素。此外，栈还可以提供查看栈顶元素的操作（top），以及判断栈是否为空（isEmpty）。

1.1 栈的实现方式

栈可以通过数组或链表来实现。每种实现方式各有优劣：

• 数组实现 ：使用数组实现栈时，栈的容量是固定的，但在访问栈顶元素时效率较高。数组实现的栈需要维护一个指向栈顶位置的指针（通常称为 top ），每次入栈或出栈时， top 指针相应地增减。

• 链表实现 ：使用链表实现栈时，栈的容量是动态的，可以根据需要增加或减少。链表实现的栈在插入和删除操作时不需要移动其他元素，因此效率较高。

1.2 栈的应用场景

栈在计算机科学中有广泛的应用，例如：

• 函数调用 ：在程序执行过程中，函数调用是通过栈来管理的。每当调用一个函数时，当前的执行环境会被压入栈中；当函数返回时，栈顶的执行环境被弹出，恢复之前的执行状态。

• 表达式求值 ：栈可以用于求解中缀表达式（如 3 + 4 * 2