Кроме того, если эта связь не установлена, некоторые ячейки после удаленной ячейки становятся недоступными, поскольку связь с одной ячейкой потеряна, и этот участок просто теряется в памяти.
О стеке простыми словами — для студентов и просто начинающих
Здравствуйте, я студент второго курса машиностроительного колледжа. Потеряв несколько пар программирования по состоянию здоровья, я столкнулся с непониманием таких вопросов, как «стеки» и «очереди». Путем проб и ошибок, через несколько дней я наконец понял, что это такое и что это не так. Чтобы понимание не заняло много времени, в этой статье объясняется, что такое стек, как я его понял и какие примеры использовал. Если потребуется, я напишу вторую часть, где будут упоминаться такие понятия, как «хвосты».
Определение стека в Википедии выглядит следующим образом
Стек — это абстрактный тип данных, список элементов, организованных по принципу LIFO (первый последний).
Итак, первое, на чем я хочу остановиться, это представление стога как материала жизни. Первое, что пришло мне в голову, — это интерпретация в виде стопки книг, причем верхняя книга — самая верхняя.
На самом деле, стопку можно представить как стопку любых объектов, будь то стопка листов, тетрадей, рубашек и т.д., но я думаю, что пример с книгой — самый лучший.
Так что же такое стек?
Стек состоит из ячеек (в примере — книг), которые представляются как структура, содержащая некоторые данные, и как индикатор типа этой структуры для следующих элементов. Сложно; теперь давайте перейдем к концу нити.
На этом изображении показана схематическая диаграмма стека. Блок «data/*next» — это наша ячейка. *Next, как показано в следующем пункте, т.е. индекс *Next хранит адрес следующей ячейки. *Индикатор Top появляется в верхней части стопки. Другими словами, он сохраняет адрес.
Теперь, когда с теорией покончено, давайте применим ее на практике.
Практика
Сначала нужно создать структуру, которая будет «ячейкой».
Если вы не знакомы с ним, то, вероятно, не очевидно, почему наш индекс является comp, потому что он comp и более точный. Для хранения следующей comp-структуры необходимо указать тип этой структуры. Другими словами, нам нужно определить, что будет хранить наш индекс.
После того как вы определили свои «ячейки», можно приступать к созданию функций.
Функции
Когда вы добавляете элемент, у вас есть две ситуации.
- Стек пуст, и нужно создать его
- Стек уже есть и нужно лишь добавить в него новый элемент
Давайте проанализируем их немного подробнее. Во-первых, функция получает индекс **top, т.е. маркера, поэтому я оставлю этот вопрос на потом, чтобы дать вам возможность понять больше. Во-вторых, давайте поговорим немного больше о q-> next = *top и о том, что это значит — >.
— >Это означает, практически, войти в структуру и получить оттуда элементы этой структуры. q-> next = *top удаляет указатель на следующий элемент из ячейки и заменяет его указателем, находящимся на вершине стека *top. Другими словами, он соединяет новый элемент с вершиной стека. Здесь нет ничего сложного. Это просто как книга. Поместите новую книгу на самый верх стопки. Другими словами, проведите связь от новой книги до вершины стопки книг. Эта новая книга теперь автоматически находится наверху. Поскольку стопка не является стопкой книг, нам нужно определить, что новый элемент является верхним, поэтому мы пишем. *top = q?
В реализации, помимо самих данных, список содержит указатель на следующий элемент с тем же номером, что и элемент, т.е. ту же математику \ mathtt/math. Обратите внимание, что стек требует дополнительной памяти mathO(n)/math для указателя на список.
Для чего нужен стек
Стек — это структура данных, в которой доступ к данным организован по принципу LIFO (last-in-first-out). Стопку часто сравнивают с грудой посуды. Если необходимо достать второе блюдо сверху, необходимо снять верхнюю часть.
Добавление элементов, также называемое выталкиванием, возможно только в верхней части стека (добавляемый элемент находится первым в верхней части). Удаление элемента, также известное как pop, возможно только из верхней части стека, при этом второй сверху элемент является самым верхним элементом.
Стеки широко используются в компьютерных технологиях. Например, стек вызовов используется для определения точек возврата из подпрограмм и является неотъемлемой частью архитектуры современного процессора. Языки программирования высокого уровня также используют стек вызовов для передачи параметров при вызове процедур.
Числовые сопроцессоры, программируемые микрокомпьютеры и язык Forth используют стековую модель вычислений.
В ХПВХ штабель называется магазином. Это похоже на магазин в огнестрельном оружии (последний заряженный патрон активирует его).
См. также
Информация должна быть проверяемой. Если оно не поддается проверке, оно может быть оспорено и удалено. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылку на достоверный источник. Этот знак был изменен 1 июня 2011 года.
Фонд Викимедиа. 2010.
Полезное
Смотреть что такое «Стек» в других словарях:
stack —stack/… Формат Орфографический словарь.
Стек — (английская палка) Тонкая палка с петлей для ремня на краю, используемая как хлыст для верховой езды. Новый словарь иностранных слов. Эдварт, 2009. Стэк, стэк, м. Жесткий, упругий хлыст, используемый при езде на английских лошадях. …..
Штабель — Словарь русских синонимов к штабель, стог, стог, магазин, хлыст, хлыст. См. словарь синонимов «Стек-русский хлыст». Практический справочник. Москва: Русский язык. Е. Александрова. 2011… Словарь синонимов.
СТАК-стак, те (русский хлыст)… Русское произношение.
СТЕК-СТЕК, сбитый, трава, сбитый. Прошлое. ING. от run-down, run-down. Словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 19351940… Словарь Ушакова.
СТЕК-СТЕК, сбитый, трава, сбитый. Прошлое. ING. от run-down, run-down. Словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 19351940… Словарь Ушакова.
Стек-м. тонкая палка с ременной петлей по краю, используемая в качестве кнута при верховой езде. Словарь Ефремовой. Т. Ефремова. 2000… Современный словарь Ефремовой для русского языка.
Стек — те, а, муж. Жесткий хлыст 1 (1 чувство). Словарь Ожегова. С. Ожегов, Н. Шведова. 19491992 … Словарь Ожегова.
Штабель, а (хлыст; инф.)… Русский орфографический словарь.
Stack-a, a; м. English stick Тонкая палка с ременной петлей на краю, используемая как хлыст при верховой езде. Кавалерийская палка.
Стек — общее название… Украинский словарь.
Стек — те, а, муж. Жесткий хлыст 1 (1 чувство). Словарь Ожегова. С. Ожегов, Н. Шведова. 19491992 … Словарь Ожегова.
Для чего нужен стек
Стек — это полезная структура данных в программировании. Это похоже на стопку тарелок.
Подумайте, что можно сделать с таким количеством посуды:.
Если вы хотите, чтобы пластины находились внизу, необходимо снять все верхние пластины. Эта настройка называется Last in First Out или Lifo (Last in First Out). Последний размещенный элемент первым покидает помещение.
Стек в условиях программирования
В терминах планирования размещение элемента на вершине стека называется «push», а удаление элемента — «POP». Последний добавленный элемент называется верхним или «вершиной» стека.
На рисунке видно, что элемент 2 сохраняется последним, а удаляется первым (последний, первый), так как он следует LIFO.
С практически одинаковыми спецификациями стеки могут быть реализованы в таких языках программирования, как C, C++, Java, Python и C#.
Спецификация стека
Стек — это объект или, более конкретно, абстрактная структура данных (ADT), которая позволяет выполнять следующие функции
- Push: добавить элемент в начало стека;
- Pop: удалить элемент из верхней части стека;
- IsEmpty: проверить, пустой ли стек;
- IsFull: проверьте, заполнен ли стек;
- Peek: получить значение верхнего элемента, не удаляя его.
Как работает стек
Функции работают следующим образом.
- Указатель TOP называется для отслеживания верхнего элемента в стеке.
- При инициализации стека мы устанавливаем его значение -1, чтобы мы могли проверить, является ли стек пустым, сравнивая TOP == -1.
- Нажав на элемент, мы увеличиваем значение TOP и помещаем новый элемент в положение, на которое указывает TOP.
- При получении элемента мы возвращаем элемент, на который указывает TOP, и уменьшаем его значение.
- Перед добавлением элемента мы проверяем, заполнен ли стек.
- Перед удлением элемента мы проверяем, пуст ли стек.
Реализация стека на языке программирования
В наиболее распространенных реализациях стеков используются таблицы, но можно использовать и списки.
Ниже приведена реализация на языке C, использующая таблицы.
Использование стека
Стеки — это простые структуры данных, но очень полезные. Наиболее часто стеки используются для решения следующих задач
- Чтобы перевернуть слово — сложите все буквы в стопку и вытащите их. Из-за порядка стека LIFO, вы получите буквы в обратном порядке.
- В компиляторах — компиляторы используют стек для вычисления значения выражений, таких как 2 + 4/5 * (7-9), путем преобразования выражения в префиксную или постфиксную форму.
- В браузерах — кнопка «Назад» в браузере сохраняет все URL-адреса, которые вы посетили ранее в стеке. Каждый раз, когда вы посещаете новую страницу, она добавляется в начало стека. Когда вы нажимаете кнопку «Назад», текущий URL удаляется из стека и открывается предыдущий URL.
Стек — те, а, муж. Жесткий хлыст 1 (1 чувство). Словарь Ожегова. С. Ожегов, Н. Шведова. 19491992 … Словарь Ожегова.
На списке править
Стеки также могут быть реализованы в виде списков. Для этого необходимо создать список и стековую функцию в созданном списке. Ниже приведен пример применения стека для одностороннего списка. Мы «держим» стопку в ее голове. Новые элементы добавляются в стек Math ⌘ matht /math перед головой, то же самое происходит с новой головой, а элементы, которые удаляются из стека в Math \ mattt /Math Act, становятся текущей головой. После вызова функции Math \ mattt /Math текущая голова становится следующим элементом после добавления головы. Другими словами, следующий элемент после нового элемента отображается в старой голове. Когда вызывается Math \ Matht /Math, извлекается и возвращается информация, хранящаяся в текущей голове. Сама головка удаляется из стека, а новая головка становится элементом, следующим за удаленной головкой.
Создайте создателя в форме ListItem (next: listitem, data: t).
- math\mathtt/math — значение в верхушке стека,
- math\mathtt/math — значение следующее за верхушкой стека.
В реализации, помимо самих данных, список содержит указатель на следующий элемент с тем же номером, что и элемент, т.е. ту же математику \ mathtt/math. Обратите внимание, что стек требует дополнительной памяти mathO(n)/math для указателя на список.
Более того, это вынуждает предварительно объявлять размер наиболее сложных типов данных (например, таблиц), поскольку стек не может быть изменен позже. Более того, переменные на стеке всегда локальны.
Стек данных
Стеки данных очень похожи на стеки вызовов. Как и списки и таблицы, они по сути являются большими переменными. Они чаще используются для других сложных типов данных. Примеры включают быстрое пересечение деревьев, поиск всех возможных путей на диаграмме и аналогичный тип рационального анализа данных.
Стеки данных работают так же, как и стеки вызовов — недавно добавленные элементы должны быть использованы в первую очередь.
На этом изображении показана схематическая диаграмма стека. Блок «data/*next» — это наша ячейка. *Next, как показано в следующем пункте, т.е. индекс *Next хранит адрес следующей ячейки. *Индикатор Top появляется в верхней части стопки. Другими словами, он сохраняет адрес.
Как организуется стек?
Когда разработчик организует или реализует стек, используются два варианта: 1. Использование таблиц и переменных, которые отображаются в ячейках узлов стека. 2. использование связанных списков.
Эти два способа реализации стека имеют свои преимущества и недостатки. Например, связанные списки считаются более безопасными, так как каждый добавленный элемент помещается в динамически создаваемую структуру (количество элементов не имеет значения, и нет бреши в безопасности, позволяющей свободно перемещаться в приложениях памяти). Однако с точки зрения хранения и скорости использования связанные списки не так эффективны. Во-первых, потому что они требуют дополнительного места для хранения, а во-вторых, потому что они рассредоточены в памяти и не развертываются одна за другой по сравнению с платами.
В целом, памятью можно управлять более эффективно, используя стеки. Однако обратите внимание, что если необходимо использовать глобальные переменные или динамические структуры данных, следует обратить внимание на свайпы.
Стек и куча
Куча — это склад памяти в оперативной памяти. Он позволяет динамически распределять память и ведет себя иначе, чем стек. По сути, это просто хранилище для переменных. Когда память находится здесь для хранения, к ней могут обращаться потоки или все приложение (которое устанавливает переменные мирового стиля). После завершения работы приложения все доступное пространство памяти освобождается.
Размер кучи определяется в начале работы приложения, но в отличие от механизма стека, размер кучи, конечно, ограничен, что позволяет создавать динамические переменные.
По сравнению с механизмом стека, свайпы работают медленнее, поскольку переменные разбросаны в памяти, а не находятся на вершине стека. Однако это не уменьшает важности кучи и больше подходит в тех случаях, когда необходимо манипулировать глобальными или динамическими переменными. Однако управление памятью зависит от разработчика или сборщика мусора.
Теперь вы знаете, что такое стек и что такое куча. Эти знания являются базовыми и подходят для начинающих. Если вас интересуют более серьезные профессиональные навыки, выберите обязательный курс программирования OTUS!
Если вы не знакомы с ним, то, вероятно, не очевидно, почему наш индекс является comp, потому что он comp и более точный. Для хранения следующей comp-структуры необходимо указать тип этой структуры. Другими словами, нам нужно определить, что будет хранить наш индекс.
Имплементация стека
Стеки могут быть реализованы с помощью связных списков или таблиц. Здесь приведен пример стека, использующего обе структуры в Python, и рассказывается о преимуществах и недостатках каждой из них.
В коде мы использовали большую букву «O» для определения сложности каждой функции. Как видите, реализации не сильно отличаются.
Однако есть несколько оттенков, которые необходимо учитывать.
Массив
Это непрерывные блоки памяти. Это приводит к тому, что таблицы занимают лишнее место, когда стек мал. Другим недостатком является то, что при каждом увеличении размера таблицы все существующие элементы необходимо копировать в новую ячейку памяти.
Он состоит из отдельных блоков в памяти и может увеличиваться неограниченно. Таким образом, с одной стороны, реализация стека с использованием этой структуры немного лучше с точки зрения алгоритмической сложности. С другой стороны, требуется больше памяти, так как каждый элемент должен хранить адреса предыдущего и следующего элементов.
Заключение
Дополнительная память требуется реже, так как динамический массив удваивается при заполнении очереди. Кроме того, указатели не занимают много места, поэтому дополнительные данные в связанном списке не важны.
Как видите, разница между двумя реализациями стека невелика. Не имеет значения, какой из них вы используете.
