Stakk datastruktur og implementering i Python, Java og C / C ++

I denne opplæringen vil du lære om stabeldatastrukturen og implementeringen av den i Python, Java og C / C ++.

En stabel er en nyttig datastruktur i programmering. Det er akkurat som en haug med plater som holdes oppå hverandre.

Stabelrepresentasjon som ligner på en haug med plate

Tenk på tingene du kan gjøre med en slik haug med tallerkener

  • Sett en ny plate på toppen
  • Fjern topplaten

Hvis du vil ha platen i bunnen, må du først fjerne alle platene på toppen. En slik ordning kalles Last In First Out - det siste elementet som er det første elementet som går ut.

LIFO-prinsippet om stabel

I programmeringsbetingelser kalles det å trykke et element på toppen av bunken, og å fjerne et element kalles pop .

Stack Push og Pop-operasjoner

I bildet ovenfor, selv om element 2 ble holdt sist, ble det fjernet først - så det følger LIFO- prinsippet (Last In First Out) .

Vi kan implementere en stabel i hvilket som helst programmeringsspråk som C, C ++, Java, Python eller C #, men spesifikasjonen er stort sett den samme.

Grunnleggende operasjoner av Stack

En stabel er et objekt (en abstrakt datatype - ADT) som tillater følgende operasjoner:

  • Push : Legg til et element på toppen av en bunke
  • Pop : Fjern et element fra toppen av en bunke
  • IsEmpty : Sjekk om bunken er tom
  • IsFull : Sjekk om bunken er full
  • Kikk : Få verdien av toppelementet uten å fjerne det

Arbeid med stabeldatastruktur

Operasjonene fungerer som følger:

  1. En peker kalt TOP brukes til å holde oversikt over toppelementet i bunken.
  2. Når vi initialiserer bunken, setter vi verdien til -1 slik at vi kan sjekke om bunken er tom ved å sammenligne TOP == -1.
  3. Når du skyver et element, øker vi verdien av TOP og plasserer det nye elementet i posisjonen som TOP peker på.
  4. Når du popper et element, returnerer vi elementet som TOP peker på og reduserer verdien.
  5. Før du skyver, sjekker vi om stabelen allerede er full
  6. Før du popper, sjekker vi om bunken allerede er tom
Arbeid med stabeldatastruktur

Stakkimplementeringer i Python, Java, C og C ++

Den vanligste stackimplementeringen bruker arrays, men den kan også implementeres ved hjelp av lister.

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.

Interessante artikler...