資料結構與演算法-資料結構（棧）

前言

這兩天不知道有點咋了，心裡亂糟糟的，今天正好整理一下棧的知識，然後順順心，主要就是理解一下棧這個資料結構

一、什麼是棧？

棧是一種特殊的線性表，它只允許在一端進行操作，所以它具有 先進後出或者叫後進先出的特性，這就是棧
那麼同樣都是資料結構，我們為什麼要使用這種，操作受限，因為在特定的環境下需要使用特定的資料結構，在一些先進後出的場合，理所應當的使用棧這種結構

二、棧的實現

棧的實現有兩種，一種是基於陣列事項的棧叫順序棧，另一種是基於連結串列實現的棧鏈式棧

• 順序棧(java實現)

public class ArrayStack{
    private  String [ ] items;//陣列變數
    private  int count;//棧中元素變數
    private int n; //棧的大小

//初始化陣列，定義一個為n的空間
    public ArrayStack（int n）{
       this.items=new String [n];
       this.n=n;
       this.count=0;
}

//入棧，傳入一個陣列
   public boolean push （String  item）{
     if（count==n）
         return  false；//陣列空間不夠，入棧失敗
     //將item放入到count的位置，並起count+1，返回成功
     item[count]=item;
     count++;
     return  true;
   }
//出棧
   public String pop( ){
        //如果棧為空，返回null
        if(count==o)
            return null;
        //放回下標為count-1位置的數，並起count-1
        String temp= item[count-1];
        count--；
       return  temp；
      }
}

• 鏈式棧
  和陣列類似，具體可參看 鏈式棧 java實現

三、棧的應用

1.函式呼叫棧
有這麼一個棧的記憶體，用來儲存棧的資料結構，每進入一個函式，就會將臨時變數當做一個棧幀入棧，當函式使用完成以後，這個函式對應的棧幀出棧
有這麼一段程式碼

int main（）{
        int a =1;
        int ret=0;
        int res=0;
        ret=add(1,9)
        res=a+ret;
       return 0;
}

int add(int x,int y){
      int sum=0;
      sum=x+y;
      return sum;
}

入棧和出棧的順序為
a=1
res=0 main棧幀
ret=0
.....
y=1
x=9 add棧幀
sum=0
...

2.棧在表示式求值中的應用
利用棧來實現表示式求值
編譯器通過兩個棧來實現，分別是儲存運算元的棧和儲存運算子的棧

實現過程是這樣的

1.遍歷表示式，如果遇到運算元，則存入運算元棧，如果遇到運算子，則和存在運算子棧的棧頂的運算子比較（已經預先存了 + - * /）
2.如果優先順序大於運算子棧 棧頂的優先順序，則將當前運算子壓入棧，如果低於棧頂運算子的優先順序，則返回
3.從運算元棧中取數，從運算子棧中取運算子--》計算

3.棧在匹配中的應用
我們還可以使用棧來檢查表示式中是否匹配

• 我們先假定一個條件只有匹配到 “[ ]”{ }“( )”，兩個括號都有才算正確，否則都算匹配不正確
• 接下來從左向右依次掃描字串，如果遇到“[”{““(””就存入棧中，如果遇到另一半的右括號，就從棧頂取出左括號進行匹配，只有左右是同一中括號才匹配成功，如果匹配成功，就繼續進行掃描，如果匹配不成功，就說明字串格式不正確
• 當然還有一種情況就是，當棧為空的時候，也是匹配成功，因為棧裡所有的都已經完成匹配