Šajā apmācībā jūs uzzināsit par kaudzes datu struktūru un tās ieviešanu Python, Java un C / C ++.
Steks ir noderīga datu struktūra programmēšanā. Tas ir gluži kā šķīvju kaudze, kas turēta viena virs otras.
Steka attēlojums, kas līdzīgs plāksnes kaudzei
Padomājiet par lietām, ko varat darīt ar šādu plākšņu kaudzi
- Uz augšu ielieciet jaunu plāksni
- Noņemiet augšējo plāksni
Ja vēlaties, lai plāksne būtu apakšā, vispirms ir jānoņem visas plāksnes augšpusē. Šādu vienošanos sauc par Last In First Out - pēdējo vienumu, kas iziet pirmais.
LIFO kaudzes princips
Programmējot, vienuma ievietošanu kaudzes augšpusē sauc par grūdienu, bet vienuma noņemšanu - par pop .
Stack Push un Pop operācijas
Iepriekš minētajā attēlā, lai gan 2. vienums tika saglabāts pēdējais, tas vispirms tika noņemts - tāpēc tas atbilst Last In First Out (LIFO) principam.
Mēs varam ieviest kaudzīti jebkurā programmēšanas valodā, piemēram, C, C ++, Java, Python vai C #, taču specifikācija ir gandrīz vienāda.
Steka pamatdarbības
Steks ir objekts (abstrakts datu tips - ADT), kas ļauj veikt šādas darbības:
- Push : pievienojiet elementu kaudzes augšdaļā
- Pop : noņemiet elementu no kaudzes augšdaļas
- IsTukšs : pārbaudiet, vai kaudze ir tukša
- IsFull : pārbaudiet, vai kaudze ir pilna
- Skatīties : iegūstiet augšējā elementa vērtību, to nenoņemot
Steka datu struktūras darbība
Operācijas darbojas šādi:
- Rādītājs ar nosaukumu TOP tiek izmantots, lai izsekotu kaudzes augšējam elementam.
- Inicializējot kaudzīti, mēs iestatījām tās vērtību -1, lai salīdzinot varētu pārbaudīt, vai kaudze ir tukša
TOP == -1. - Stumjot elementu, mēs palielinām TOP vērtību un ievietojam jauno elementu pozīcijā, uz kuru norāda TOP.
- Atverot elementu, mēs atgriežam elementu, uz kuru norāda TOP, un samazinām tā vērtību.
- Pirms stumšanas mēs pārbaudām, vai kaudze jau ir pilna
- Pirms popping, mēs pārbaudām, vai kaudze jau ir tukša
Steka datu struktūras darbība
Stack implementācijas Python, Java, C un C ++
Visizplatītākā kaudzes ieviešana ir masīvu izmantošana, taču to var arī ieviest, izmantojot sarakstus.
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.
