Python中的栈 || Python中的堆栈结合　

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

python

Python中的栈

1、栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底，栈就相当于一个有底的水桶，出栈的过程就像倒出水的过程，是先进后出。

2、栈(Stack)是操作系统在建立某个进程或者线程时（在支持多线程的操作系统中是线程）为这个线程建立的存储区域。

一、栈的理解

【栈】就好比浏览器上【收藏夹】，人们把经常要浏览的网站地址放在【收藏夹】里，而真正的网页信息是存储在网页所在公司租赁的【服务器】里的，并不是放在【收藏夹】里，这里的【服务器】就好比【堆】，【收藏夹】就好比【栈】；收藏夹（栈）只是记住了网页的地址，它只是引用了【服务器】（堆）里的网页信息

二、什么是栈？

栈是一种运算会受到相关限制的数据结构，简单来说，栈就是一种数据的存储方式。在这种数据的存储方式中进行存入数据或者读取数据的操作时，会受到相关规则的限制。

栈所遵循的存储数据规则就是后进先出，是一种特殊的数据结构。

栈是只能在一端进行插入或删除操作的特殊线性表，这一端被称为栈顶，是浮动的一端；另一端被称为栈底，是固定的一端。

先进入的元素被压入栈底，最后进去的元素在栈顶，当需要读取数据时，从栈顶依次弹出元素，最后一个数据最后才会出来。

栈中的元素个数为0，则是【空栈】，插入操作称为【入栈】，删除操作称为【出栈】。

三、'栈'数据结构具有以下几个特点：

  •        栈相当于一端开口、一端封闭的容器；

  •        数据可存储在栈里面，把数据移动到栈里面的过程叫作进栈，也称为压栈、入栈；

  •        栈只能对其栈顶的数据进行操作；

  •        栈是一种先进后出的数据结构

      栈的一端是开口的，一端是封闭的。开口的这一端可以进数据与出数据，闭合的这一端不能进数据，也不能出数据。闭合的这一端的位置称为栈底。在最开始的时候，如果栈里面没有数据，栈顶与栈底是重合的。在进入数据后，栈顶会逐渐往上移动，而栈底的位置始终处于闭合端所在的位置。

三、栈结构实现

栈可以用顺序表实现，也可以用链表实现。

四、栈的操作

  • Stack() 创建一个新的空栈

  • push(item) 添加一个新的元素item到栈顶

  • pop() 弹出栈顶元素

  • peek() 返回栈顶元素，但不删除

  • is_empty() 判断栈是否为空

  • size() 返回栈的元素个数

--------为了更好的理解栈的存储结构，不妨尝试着将栈的存储结构抽象一下，形成 “栈的普遍存储结构图示”，如果把栈底位置的下标标注为 -1，那么数据1所在的位置下标为0，数据2所在的位置下标为1，以此类推，数据 n 所在的位置下标为 n-1。其实数据 1 ~ 数据 n 的存储的最基本形式就是列表，只不过这种列表里面的数据操作是受限制的，只能对列表中的最后一个元素进行操作。

-------- 在通过Python代码进行栈的基本应用时，可以把栈的基本形态看成列表，只不过需要对这种列表的数据操作进行限制，比如只能在表的一端进行数据的插入和删除等。

栈的完整代码实现：

#栈的实现
class Stack():
    def __init__(self,size): #在类中建立一个初始化方法
        self.data=["null" for i in range(0,size)] #生成指定长度（size）的列表，并且该列表中的各元素数据初始时都是为null
        self.size=size  #对栈的大小进行初始化
        self.top=-1  #实现栈顶位置top的初始化
    def push(self,content):   #入栈
        if self.Full():
            print("栈已满，不允许入栈！")
        else:
            self.top=self.top+1
            self.data[self.top]=content  #将新元素放到当前的栈顶位置所指向的存储单元
    def out(self):  #出栈
        if self.Empty():
            print("栈已空，不允许出栈！")
        else:
            print(self.data[self.top])
            self.data[self.top]="null"  #使用赋一个特定值（如"null"）的方式模拟清空操作
            self.top=self.top-1
    def Full(self):  #判断是否栈满
        if self.top==self.size-1:  #用size表示栈的大小，则栈满时栈顶的下标为size-1
            return True
        else:
            return False
    def Empty(self):  #判断是否栈空
        if self.top==-1:  #当栈顶为-1时判断该栈为空
            return True
        else:
            return False

#创建一个大小为4的栈，将数据依次进栈
>>> s=Stack(4)
>>> s.push("zcoder")
>>> s.push("App")
>>> s.push("Hhhhh")
>>> s.push("Pink")
#此时栈内已有四个数据，无法再进栈
>>> s.push("OK")
栈已满，不允许入栈！
>>> s.out()
Pink
>>> s.out()
Hhhhh
>>> s.out()
App
>>> s.out()
zcoder
>>> s.out()
栈已空，不允许出栈！
#随时可以使用Empty()与Full()方法分别判断是否栈空或栈满
>>> s.Empty()
True
>>> s.Full()
False

 Python中的堆栈结合

1、内存中的堆栈和数据结构中的堆栈不是一个概念，可以说内存中的堆栈是真实存在的物理区，数据结构中的堆栈是抽象的数据存储结构。

2、内存空间在逻辑上分为三部分：代码区、静态数据区和动态数据区，动态数据区又分为栈区和堆区。

​3、代码区：存储方法体的二进制代码。高级调度（作业调度）、中级调度（内存调度）、低级调度（进程调度）控制代码区执行代码的切换。

4、静态数据区：存储全局变量、静态变量、常量，常量包括final修饰的常量和String常量。系统自动分配和回收。

5、栈区：存储运行方法的形参、局部变量、返回值。由系统自动分配和回收。

new一个对象的引用或地址存储在栈区，指向该对象存储在堆区中的真实数据。【创建对象时，变量名引用对象；被引用对象的地址存储在栈区，地址指向的对象存储在堆区】

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