04-数据结构与算法（栈学习资料整理）

1.基本概念

首先系统或者数据结构栈中数据内容的读取与（压入push和 弹出pop）是两回事！插入是增加数据弹出是删除数据 ，这些操作只能从栈顶即最低地址作为约束的接口界面入手操作 ，但读取栈中的数据 是随便的 没有接口约束之说。很多人都误解这个理念从而对栈产生困惑。[1]而 系统栈在计算机体系结构中 又起到一个跨部件交互的媒介区域的作用 即 cpu 与内存的交流通道 ，cpu只从系统给我们自己编写的应用程序所规定的栈入口线性地读取执行指令， 用一个形象的词来形容它就是pipeline（管道线、流水线）。cpu内部交互具体参见 EU与BIU的概念介绍。

栈作为一种数据结构，是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来）。栈具有记忆作用，对栈的插入与删除操作中，不需要改变栈底指针。

栈是允许在同一端进行插入和删除操作的特殊线性表。允许进行插入和删除操作的一端称为栈顶(top)，另一端为栈底(bottom)；栈底固定，而栈顶浮动；栈中元素个数为零时称为空栈。插入一般称为进栈（PUSH），删除则称为退栈（POP）。栈也称为后进先出表。

栈可以用来在函数调用的时候存储断点，做递归时要用到栈！

以上定义是在经典计算机科学中的解释。

在计算机系统中，栈则是一个具有以上属性的动态内存区域。程序可以将数据压入栈中，也可以将数据从栈顶弹出。在i386机器中，栈顶由称为esp的寄存器进行定位。压栈的操作使得栈顶的地址减小，弹出的操作使得栈顶的地址增大。

栈在程序的运行中有着举足轻重的作用。最重要的是栈保存了一个函数调用时所需要的维护信息，这常常称之为堆栈帧或者活动记录。堆栈帧一般包含如下几方面的信息：

1．函数的返回地址和参数

2． 临时变量：包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量。

栈的模型

2.基本算法

1．进栈（PUSH）算法

①若TOP≥n时，则给出溢出信息，作出错处理（进栈前首先检查栈是否已满，满则溢出；不满则作②）；

②置TOP=TOP+1（栈指针加1，指向进栈地址）；

③S(TOP)=X，结束（X为新进栈的元素）；

2．退栈（POP）算法

①若TOP≤0，则给出下溢信息，作出错处理(退栈前先检查是否已为空栈， 空则下溢；不空则作②)；

②X=S(TOP)，（退栈后的元素赋给X）：

③TOP=TOP-1，结束（栈指针减1，指向栈顶）。

3.c#代码实现

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

 

namespace ConsoleApplication6

{

class MyStack

{

//用于存放栈元素

private object[] _array;

//默认的栈容量

private const int _defaultCapactity = 10;

private int _size;

 

 

public MyStack()

{

this._array=new object[_defaultCapactity];

this._size = 0;

}

 

public MyStack(int initalCapacity)

{

if (initalCapacity<0)

{

throw new ArgumentOutOfRangeException("initalCapacity","栈空间容量不可为负");

}

if (initalCapacity<_defaultCapactity)

{

initalCapacity = _defaultCapactity;

}

this._array=new object[initalCapacity];//分配栈空间

this._size = 0;

}

 

//出栈

public virtual object Pop()

{

if (this._size==0)

{

throw new InvalidOperationException("栈下溢");

}

object obj = this._array[--this._size];

this._array[this._size] = null;

return obj;

}

 

//进栈

public virtual void Push(object obj)

{

if (this._size==this._array.Length)

{

//栈扩容

object[] dest=new object[2*this._array.Length];

Array.Copy(this._array, 0, dest, 0, this._size);

this._array = dest;

}

this._array[this._size++] = obj;

}

 

public virtual int Count

{

get { return this._size;}

}

 

//获得栈顶元素

public virtual object Peek()

{

object obj = this._array[this._size];

return obj;

}

}

}