Dalam tutorial ini, anda akan belajar mengenai struktur data timbunan dan pelaksanaannya di Python, Java dan C / C ++.
Tumpukan adalah struktur data yang berguna dalam pengaturcaraan. Ia seperti timbunan pinggan yang berada di atas satu sama lain.
Perwakilan tumpukan serupa dengan timbunan pinggan
Fikirkan perkara yang boleh anda lakukan dengan timbunan pinggan
- Letakkan pinggan baru di atas
- Tanggalkan plat atas
Sekiranya anda mahukan pinggan di bahagian bawah, anda mesti terlebih dahulu mengeluarkan semua pinggan di atas. Susunan seperti itu disebut Last In First Out - item terakhir yang merupakan item pertama yang keluar.
Prinsip Tumpukan LIFO
Dalam istilah pengaturcaraan, meletakkan item di atas tumpukan disebut push dan mengeluarkan item disebut pop .
Operasi Stack Push dan Pop
Pada gambar di atas, walaupun item 2 disimpan terakhir, ia dikeluarkan terlebih dahulu - jadi ia mengikuti prinsip Last In First Out (LIFO) .
Kita dapat menerapkan tumpukan dalam bahasa pengaturcaraan seperti C, C ++, Java, Python atau C #, tetapi spesifikasinya hampir sama.
Operasi Asas Tumpukan
Tumpukan adalah objek (jenis data abstrak - ADT) yang membolehkan operasi berikut:
- Tekan : Tambahkan elemen ke bahagian atas timbunan
- Pop : Keluarkan elemen dari bahagian atas timbunan
- IsEmpty : Periksa sama ada timbunan kosong
- IsFull : Periksa sama ada timbunan penuh
- Mengintip : Dapatkan nilai elemen teratas tanpa mengeluarkannya
Kerja Struktur Data Stack
Operasinya berfungsi seperti berikut:
- Penunjuk yang dipanggil TOP digunakan untuk mengesan elemen teratas dalam timbunan.
- Semasa memulakan stack, kami menetapkan nilainya menjadi -1 sehingga kami dapat memeriksa apakah timbunan itu kosong dengan membandingkan
TOP == -1. - Semasa mendorong elemen, kita meningkatkan nilai TOP dan meletakkan elemen baru pada kedudukan yang ditunjukkan oleh TOP.
- Apabila memunculkan elemen, kita mengembalikan elemen yang ditunjukkan oleh TOP dan mengurangkan nilainya.
- Sebelum menolak, kami memeriksa sama ada timbunan sudah penuh
- Sebelum muncul, kami memeriksa apakah timbunan sudah kosong
Kerja Struktur Data Stack
Pelaksanaan Stack di Python, Java, C, dan C ++
Pelaksanaan tumpukan yang paling biasa adalah menggunakan tatasusunan, tetapi juga dapat dilaksanakan menggunakan daftar.
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.
