数据结构深入解析：栈与队列的运作机制

"数据结构——栈与队列" 在计算机科学中，数据结构是组织、存储和处理数据的重要工具，而栈和队列是两种基本且重要的数据结构。本资源详细介绍了栈和队列的概念、特性以及它们在实际操作中的应用。 栈（Stack）是一种遵循“后进先出”（LIFO）原则的线性数据结构。在这个结构中，数据元素的插入（称为进栈或压栈）和删除（称为出栈）都只发生在同一端，通常称为栈顶。栈底则是另一个不允许插入和删除的一端。在栈中，最后一个被添加的元素会首先被移除，这使得栈在很多操作中表现出逆序的特性。例如，当你在浏览器中点击“后退”按钮时，就是利用了栈的这种特性来撤销之前的页面访问。 栈的存储结构主要有两种：顺序栈和链栈。顺序栈使用一维数组实现，栈顶指针(top)指向数组中的最后一个元素，表示栈顶位置。当栈为空时，top值为-1；当栈满时，top等于数组的最大容量减1，此时若再尝试进栈就会导致“上溢”。在栈的操作中，push操作是将新元素添加到栈顶，pop操作是移除栈顶元素。顺序栈的入栈和出栈过程中，top值会相应地增加或减少。 链栈则是通过链表来存储元素，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。这样可以避免顺序栈中可能出现的“上溢”问题，因为链栈的大小理论上可以无限扩展，只需动态地分配和释放内存空间。 队列（Queue）则是另一种遵循“先进先出”（FIFO）原则的数据结构。在队列中，数据元素在前端（队头）被移除，在后端（队尾）被添加。队列在很多实际应用中扮演着等待列表的角色，如任务调度、打印队列等。常见的队列实现有循环队列和链式队列。 循环队列使用数组实现，通过巧妙地处理队头和队尾的位置，使得队列在满和空的状态下都可以高效地进行操作。链式队列与链栈类似，通过链表结构实现，队头和队尾各有一个指针分别指向当前队头元素和队尾元素的下一个位置。 在实际编程中，栈和队列经常被用来解决各种问题，如表达式求值、括号匹配、深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）等。了解和熟练掌握这两种数据结构对于任何计算机专业的学生和从业者来说都是至关重要的。 本资源提供的课件详细讲解了栈和队列的基本概念、存储结构、操作方法以及相关实例，对于学习和理解数据结构中的栈和队列有着很大的帮助。