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2023-08-22 13:50:12 +08:00
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我们可以将栈类比为桌面上的一摞盘子,如果需要拿出底部的盘子,则需要先将上面的盘子依次取出。我们将盘子替换为各种类型的元素(如整数、字符、对象等),就得到了栈数据结构。
图所示,我们把堆叠元素的顶部称为“栈顶”,底部称为“栈底”。将把元素添加到栈顶的操作叫做“入栈”,删除栈顶元素的操作叫做“出栈”。
如图 5-1 所示,我们把堆叠元素的顶部称为“栈顶”,底部称为“栈底”。将把元素添加到栈顶的操作叫做“入栈”,删除栈顶元素的操作叫做“出栈”。
![栈的先入后出规则](stack.assets/stack_operations.png)
<p align="center"> 图栈的先入后出规则 </p>
<p align="center"> 图 5-1 &nbsp; 栈的先入后出规则 </p>
## 5.1.1 &nbsp; 栈常用操作
栈的常用操作如表所示,具体的方法名需要根据所使用的编程语言来确定。在此,我们以常见的 `push()` , `pop()` , `peek()` 命名为例。
栈的常用操作如表 5-1 所示,具体的方法名需要根据所使用的编程语言来确定。在此,我们以常见的 `push()` , `pop()` , `peek()` 命名为例。
<p align="center"> 表栈的操作效率 </p>
<p align="center"> 表 5-1 &nbsp; 栈的操作效率 </p>
<div class="center-table" markdown>
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使用链表来实现栈时,我们可以将链表的头节点视为栈顶,尾节点视为栈底。
图所示,对于入栈操作,我们只需将元素插入链表头部,这种节点插入方法被称为“头插法”。而对于出栈操作,只需将头节点从链表中删除即可。
如图 5-2 所示,对于入栈操作,我们只需将元素插入链表头部,这种节点插入方法被称为“头插法”。而对于出栈操作,只需将头节点从链表中删除即可。
=== "LinkedListStack"
![基于链表实现栈的入栈出栈操作](stack.assets/linkedlist_stack.png)
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=== "pop()"
![linkedlist_stack_pop](stack.assets/linkedlist_stack_pop.png)
<p align="center"> 图基于链表实现栈的入栈出栈操作 </p>
<p align="center"> 图 5-2 &nbsp; 基于链表实现栈的入栈出栈操作 </p>
以下是基于链表实现栈的示例代码。
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### 2. &nbsp; 基于数组的实现
使用数组实现栈时,我们可以将数组的尾部作为栈顶。如图所示,入栈与出栈操作分别对应在数组尾部添加元素与删除元素,时间复杂度都为 $O(1)$ 。
使用数组实现栈时,我们可以将数组的尾部作为栈顶。如图 5-3 所示,入栈与出栈操作分别对应在数组尾部添加元素与删除元素,时间复杂度都为 $O(1)$ 。
=== "ArrayStack"
![基于数组实现栈的入栈出栈操作](stack.assets/array_stack.png)
@@ -1081,7 +1081,7 @@ comments: true
=== "pop()"
![array_stack_pop](stack.assets/array_stack_pop.png)
<p align="center"> 图基于数组实现栈的入栈出栈操作 </p>
<p align="center"> 图 5-3 &nbsp; 基于数组实现栈的入栈出栈操作 </p>
由于入栈的元素可能会源源不断地增加,因此我们可以使用动态数组,这样就无须自行处理数组扩容问题。以下为示例代码。