В информатике стек – это фундаментальная структура данных, основанная на принципе «последним пришел — первым обслужен» (LIFO). Это абстрактный тип данных, который представляет собой коллекцию элементов с двумя основными операциями: push (добавление элемента на вершину стека) и pop (удаление самого верхнего элемента из стека). В этой статье блога мы подробно рассмотрим концепцию стеков и приведем примеры кода для различных операций со стеками.

1. Реализация стека с использованием массивов.
   Один из самых простых способов реализации стека — использование массива. Вот пример на Python:

class Stack:
    def __init__(self):
        self.stack = []
    def push(self, item):
        self.stack.append(item)
    def pop(self):
        if self.is_empty():
            return "Stack is empty"
        return self.stack.pop()
    def is_empty(self):
        return len(self.stack) == 0
    def size(self):
        return len(self.stack)

2. Реализация стека с использованием связанного списка.
   Другая распространенная реализация стека — использование связанного списка. Вот пример на Python:

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None
class Stack:
    def __init__(self):
        self.head = None
    def push(self, item):
        new_node = Node(item)
        new_node.next = self.head
        self.head = new_node
    def pop(self):
        if self.is_empty():
            return "Stack is empty"
        popped_item = self.head.data
        self.head = self.head.next
        return popped_item
    def is_empty(self):
        return self.head is None
    def size(self):
        count = 0
        current = self.head
        while current:
            count += 1
            current = current.next
        return count

3. Операции со стеком.
   Помимо основных операций push и pop, стеки поддерживают другие важные операции:

   • peek(): возвращает верхний элемент стека, не удаляя его.
   • is_empty(): проверяет, пуст ли стек.
   • size(): возвращает количество элементов в стеке.

4. Применение стеков.
   Стеки имеют различные применения в информатике, в том числе:

   • Стек вызовов функций: используется для управления вызовами функций и адресами возврата.
   • Оценка выражений. Стеки можно использовать для оценки таких выражений, как инфиксные, постфиксные и префиксные.
   • Функциональность отмены: стеки могут облегчить операции отмены в таких приложениях, как текстовые редакторы.
   • Обратное отслеживание. Стеки полезны в алгоритмах обратного отслеживания, таких как поиск в глубину.

Стеки — это универсальная и важная структура данных, имеющая множество практических применений. В этой статье мы рассмотрели различные методы реализации стеков с использованием массивов и связанных списков, а также примеры кода. Понимание стеков и их работы имеет решающее значение для любого начинающего программиста или ученого-компьютерщика.