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关于“栈”的一个例子,就是一摞叠在一起的盘子。我们平时放盘子的时候,都是从下往上一个一个放;取的时候,我们也是从上往下一个一个地依次取, 不能从中间任意抽出。先进后出,这就是典型的“栈”结构。

栈是一种“操作受限”的线性表,只允许在一端插入和删除数据。

某个数据集合只涉及在一端插入和删除数据,并且满足后进先出、先进后出的特性,就应该首选“栈”这种数据结构。

栈既可以用数组来实现,也可以用链表来实现。用数组实现的栈,叫作顺序栈,用链表实现的栈,叫作链式栈

对于出栈操作来说,我们不会涉及内存的重新申请和数据的搬移,所以出栈的时间复杂度仍然是 O(1)。但是,对于入栈操作来说,情况就不一样了。 当栈中有空闲空间时,入栈操作的时间复杂度为 O(1)。但当空间不够时,就需要重新申请内存和数据搬移,所以时间复杂度就变成了 O(n)

支持动态扩容的顺序栈 #

基于数组实现的栈,是一个固定大小的栈,也就是说,在初始化栈时需要事先指定栈的大小。当栈满之后,就无法再往栈里添加数据了。尽管链式栈 的大小不受限,但要存储 next 指针,内存消耗相对较多。如何基于数组实现一个可以支持动态扩容的栈?

如果要实现一个支持动态扩容的栈,就需要底层依赖一个支持动态扩容的数组。

栈在表达式求值中的应用 #

编译器如何利用栈来实现表达式求值,比如:34+13*9+44-12/3

使用两个栈,其中一个保存操作数的栈,另一个是保存运算符的栈。我们从左向右遍历表达式,当遇到数字,就直接压入操作数栈;当遇到运算符, 就与运算符栈的栈顶元素进行比较。

如果比运算符栈顶元素的优先级高,就将当前运算符压入栈;如果比运算符栈顶元素的优先级低或者相同,从运算符栈中取栈顶运算符,从操作数栈 的栈顶取 2 个操作数,然后进行计算,再把计算完的结果压入操作数栈,继续比较。

如何实现浏览器的前进、后退功能 #

使用两个栈,X 和 Y,把首次浏览的页面依次压入栈 X,当点击后退按钮时,再依次从栈 X 中出栈,并将出栈的数据依次放入栈 Y。当点击前进按 钮时,依次从栈Y中取出数据,放入栈 X 中。当栈 X 中没有数据时,那就说明没有页面可以继续后退浏览了。当栈 Y 中没有数据,那就说明没有页面 可以点击前进按钮浏览了。