计算机栈是一种特殊的线性数据结构,遵循先进后出(LIFO, Last In First Out)的原则,即最后进入栈的元素会最先被取出。栈的主要操作包括入栈(Push)和出栈(Pop)。以下是关于计算机栈的一些关键点:
栈顶指针 :栈顶指针是一个指向栈顶元素的指针。入栈操作会将新元素添加到栈顶,而出栈操作会移除栈顶元素。栈顶指针的位置反映了栈中元素的数量。栈的大小:
栈的大小可以通过栈顶指针的位置来确定。栈顶指针上面的元素个数就是栈的大小。在进行入栈和出栈操作时,栈顶指针会相应地向上或向下移动,从而实时更新栈的大小。
栈的容量:
栈的容量是指栈能够容纳的最大元素数量。栈的容量可以在程序编译时或者运行时进行调整。一些编译器和操作系统默认的栈大小可能不足以支持大量的函数递归调用和大量的局部变量,所以需要进行自定义栈大小的定义。当栈的容量超出了内存大小时,会导致栈溢出错误。
栈的应用:
栈在计算机科学中有着广泛的应用,例如在函数调用、表达式求值、括号匹配、深度优先搜索等方面。
示例:表达式求值
下面是一个使用栈来计算表达式结果的示例:
初始化:
创建两个栈,一个用于存储操作数(数栈),一个用于存储操作符(符号栈)。
遍历表达式
如果遇到数字,直接入数栈。
如果遇到操作符,比较其优先级:
如果符号栈为空,直接将操作符入符号栈。
如果符号栈不为空,比较当前操作符的优先级与栈顶操作符的优先级:
如果当前操作符的优先级小于等于栈顶操作符,则从数栈中弹出两个操作数,从符号栈中弹出一个操作符进行计算,将结果入数栈,然后将当前操作符入符号栈。
如果当前操作符的优先级大于栈顶操作符,则直接将操作符入符号栈。
计算结果:
表达式遍历完成后,顺序从数栈和符号栈中弹出元素并进行计算,最终数栈中剩下的唯一元素即为表达式的结果。
代码实现