數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)棧課件XX有限公司匯報(bào)人：XX目錄第一章棧的基本概念第二章棧的抽象數(shù)據(jù)類型第四章棧的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)實(shí)現(xiàn)第三章棧的順序存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)第六章棧的高級(jí)話題第五章棧的應(yīng)用實(shí)例棧的基本概念第一章棧的定義后進(jìn)先出原則棧頂和棧底01棧是一種遵循后進(jìn)先出（LIFO）原則的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最后進(jìn)入的元素最先被移除。02棧具有一個(gè)固定的棧頂和棧底，所有元素的添加和移除操作僅限于棧頂。棧的特性棧的操作遵循后進(jìn)先出原則，最后進(jìn)入的數(shù)據(jù)項(xiàng)會(huì)最先被移除，類似于一摞盤子的使用。后進(jìn)先出（LIFO）01棧只允許在棧頂進(jìn)行插入（push）和刪除（pop）操作，保證了數(shù)據(jù)的有序性和訪問的限制性。限制性訪問02棧的應(yīng)用場(chǎng)景瀏覽器利用棧的后進(jìn)先出特性，實(shí)現(xiàn)后退按鈕功能，記錄用戶訪問過的網(wǎng)頁歷史。瀏覽器的后退功能程序中函數(shù)調(diào)用的返回地址和局部變量存儲(chǔ)在棧中，確保函數(shù)執(zhí)行完畢后能正確返回和清理資源。函數(shù)調(diào)用管理在編譯器設(shè)計(jì)中，棧用于計(jì)算算術(shù)表達(dá)式，如中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)后綴表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)管理。表達(dá)式求值010203棧的抽象數(shù)據(jù)類型第二章棧的操作01向棧中添加元素，新元素總是被放置在棧頂，例如在函數(shù)調(diào)用時(shí)保存返回地址。02從棧中移除棧頂元素，通常用于獲取最近添加的數(shù)據(jù)，如撤銷操作。03查看棧頂元素而不移除它，常用于獲取數(shù)據(jù)但不改變棧的狀態(tài)，如檢查下一個(gè)要處理的元素。入棧（Push）出棧（Pop）查看棧頂元素（Peek）棧的實(shí)現(xiàn)接口允許元素被添加到棧頂，例如在數(shù)組實(shí)現(xiàn)中，新元素被放置在數(shù)組的末尾。入棧（Push）操作允許查看棧頂元素而不移除它，這在某些算法中非常有用，如在不移除元素的情況下獲取數(shù)據(jù)。查看棧頂元素（Peek）返回棧中元素的數(shù)量，有助于了解棧的當(dāng)前狀態(tài)，例如在動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的棧實(shí)現(xiàn)中。獲取棧的大?。⊿ize）允許元素從棧頂被移除，例如在鏈表實(shí)現(xiàn)中，移除鏈表的頭節(jié)點(diǎn)即為出棧操作。出棧（Pop）操作提供一個(gè)方法來判斷棧是否為空，這對(duì)于避免在空棧上執(zhí)行出棧操作是必要的。檢查棧是否為空（IsEmpty）棧的復(fù)雜度分析棧操作如push和pop的時(shí)間復(fù)雜度通常為O(1)，因?yàn)樗鼈冎簧婕绊敳吭亍r(shí)間復(fù)雜度01棧的空間復(fù)雜度取決于棧的大小，最大為O(n)，其中n是棧中元素的數(shù)量?？臻g復(fù)雜度02棧的順序存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)第三章數(shù)組實(shí)現(xiàn)棧當(dāng)數(shù)組空間不足以存儲(chǔ)新元素時(shí)，需要處理?xiàng)Ｒ绯銮闆r，通常通過動(dòng)態(tài)數(shù)組擴(kuò)容解決。棧溢出的處理使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)棧時(shí)，棧頂指針指向數(shù)組的最后一個(gè)元素，實(shí)現(xiàn)后進(jìn)先出（LIFO）的特性。棧的數(shù)組基礎(chǔ)通過數(shù)組的push和pop操作來實(shí)現(xiàn)入棧和出棧，確保棧頂指針正確移動(dòng)。棧操作的實(shí)現(xiàn)棧的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展01當(dāng)?？臻g不足時(shí)，通過動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配技術(shù)，如C++中的new操作符，來擴(kuò)展棧的存儲(chǔ)空間。?？臻g不足時(shí)的處理02使用動(dòng)態(tài)數(shù)組（如C++中的vector）實(shí)現(xiàn)棧，當(dāng)元素?cái)?shù)量超過當(dāng)前容量時(shí)，自動(dòng)擴(kuò)容以適應(yīng)更多元素。動(dòng)態(tài)數(shù)組的使用03合理管理內(nèi)存，確保棧擴(kuò)展時(shí)不會(huì)造成內(nèi)存碎片，同時(shí)避免頻繁的內(nèi)存分配和釋放操作。內(nèi)存管理策略棧的邊界條件處理當(dāng)棧頂指針即將超過數(shù)組最大容量時(shí)，表明棧已滿，無法再進(jìn)行入棧操作。棧滿條件判斷0102當(dāng)棧頂指針為初始位置時(shí)，表明棧為空，無法進(jìn)行出?；蛉ｍ斣夭僮?。?？諚l件判斷03在棧滿時(shí)，通過動(dòng)態(tài)擴(kuò)容數(shù)組來處理更多元素的入棧需求，保證棧操作的連續(xù)性。動(dòng)態(tài)擴(kuò)容機(jī)制棧的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)實(shí)現(xiàn)第四章鏈表實(shí)現(xiàn)棧入棧時(shí)，創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)，將其數(shù)據(jù)域賦值為要入棧的元素，然后調(diào)整棧頂指針，使其指向新節(jié)點(diǎn)。入棧操作過程03每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)域和指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針，數(shù)據(jù)域存儲(chǔ)棧元素，指針用于鏈接下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)02鏈表實(shí)現(xiàn)棧時(shí)，通常定義一個(gè)棧頂指針top，指向棧頂元素，方便進(jìn)行入棧和出棧操作。棧頂指針的定義01鏈表實(shí)現(xiàn)棧鏈表實(shí)現(xiàn)棧時(shí)，空間是動(dòng)態(tài)分配的，可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，無需預(yù)先定義固定大小?？臻g動(dòng)態(tài)分配出棧時(shí)，先檢查棧是否為空，然后調(diào)整棧頂指針，使其指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并返回原棧頂元素的值。出棧操作過程棧頂指針管理01初始化棧頂指針在鏈?zhǔn)綏Ｖ?，初始化棧頂指針為NULL，表示棧為空。02棧頂指針的更新每次入?；虺鰲２僮骱?，更新棧頂指針指向新的棧頂元素。03棧頂指針的空值判斷通過檢查棧頂指針是否為NULL，判斷棧是否為空。鏈?zhǔn)綏５膬?nèi)存管理鏈?zhǔn)綏Ｍㄟ^動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)和指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針。動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存鏈?zhǔn)綏Ｔ谠爻鰲r(shí)，需要適時(shí)釋放不再使用的內(nèi)存，以避免內(nèi)存泄漏。內(nèi)存釋放策略由于動(dòng)態(tài)分配，鏈?zhǔn)綏？赡軙?huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，影響內(nèi)存使用效率，需合理管理。內(nèi)存碎片問題棧的應(yīng)用實(shí)例第五章表達(dá)式求值使用棧來檢查表達(dá)式中的括號(hào)是否正確匹配，例如在"((a+b)*(c+d))"中，棧用于跟蹤括號(hào)。表達(dá)式括號(hào)匹配檢查后綴表達(dá)式易于計(jì)算機(jī)求值，通過?？梢詫?shí)現(xiàn)快速計(jì)算，如"34+5*"計(jì)算結(jié)果為35。后綴表達(dá)式求值利用棧將中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換為后綴表達(dá)式，例如將"(3+4)*5"轉(zhuǎn)換為"34+5*"。中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)后綴表達(dá)式函數(shù)調(diào)用機(jī)制在函數(shù)調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，函數(shù)返回時(shí)棧幀被銷毀，管理局部變量和返回地址。01棧幀的創(chuàng)建與銷毀函數(shù)參數(shù)通過棧傳遞，調(diào)用者將參數(shù)壓入棧中，被調(diào)用函數(shù)從棧中讀取參數(shù)。02參數(shù)傳遞函數(shù)調(diào)用時(shí)，返回地址被壓入棧中，確保函數(shù)執(zhí)行完畢后能夠返回到正確的調(diào)用點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。03返回地址管理括號(hào)匹配問題編程語言編譯器使用棧來檢查源代碼中的括號(hào)是否正確匹配，確保代碼的正確性。編譯器中的括號(hào)匹配在解析HTML文檔時(shí)，棧用于驗(yàn)證標(biāo)簽的嵌套是否正確，保證網(wǎng)頁結(jié)構(gòu)的完整性。HTML文檔結(jié)構(gòu)驗(yàn)證現(xiàn)代文本編輯器利用棧結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)括號(hào)自動(dòng)匹配和高亮顯示，提升編程效率。文本編輯器的括號(hào)高亮棧的高級(jí)話題第六章棧與遞歸01遞歸函數(shù)通過內(nèi)部調(diào)用自身來解決問題，其執(zhí)行過程在棧中以函數(shù)調(diào)用棧的形式體現(xiàn)。02遞歸深度過大可能導(dǎo)致棧溢出，理解棧的大小限制對(duì)于編寫安全的遞歸代碼至關(guān)重要。03尾遞歸是一種特殊的遞歸形式，編譯器可以優(yōu)化尾遞歸以減少?？臻g的使用，提高程序效率。遞歸函數(shù)的棧實(shí)現(xiàn)棧溢出與遞歸深度尾遞歸優(yōu)化棧與算法優(yōu)化在遞歸算法中，棧用于存儲(chǔ)函數(shù)調(diào)用的歷史記錄，優(yōu)化遞歸過程，如快速排序和樹遍歷。遞歸算法中的棧應(yīng)用在解決迷宮問題等回溯算法中，棧記錄路徑，快速回退到上一個(gè)狀態(tài)，優(yōu)化搜索過程。棧與回溯算法棧用于實(shí)現(xiàn)算術(shù)表達(dá)式的后綴表示法求值，提高計(jì)算效率，例如在編譯器中進(jìn)行語法分析。棧在表達(dá)式求值中的作用棧的其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變種共享?xiàng)ｋp端棧