栈与队列在CPU分配管理中的应用

"CPU的分配管理主要涉及进程的调度，当多个就绪进程存在时，通常使用就绪队列进行管理。就绪队列遵循先进先出（FIFO）的原则，CPU会优先执行队列头部的进程，执行完毕后再次进入队列尾部等待。本章聚焦于数据结构中的栈和队列，栈是一种只能在一端进行插入和删除的线性数据结构，具有后进先出（LIFO）的特性，广泛应用于程序调用、表达式求值等场景。栈的基本操作包括初始化、判栈空、入栈、出栈、读栈顶元素、清空栈、销毁栈、求栈长和遍历栈。栈可以使用顺序存储结构实现，如动态数组，而队列则是另一种线性数据结构，常用于任务调度和资源分配，其特点是先进先出。" 在计算机系统中，CPU的分配管理是操作系统的核心任务之一。当多个进程同时满足运行条件时，它们会被组织在一个就绪队列中。这个队列遵循FIFO原则，即先被放入队列的进程优先获得CPU资源。当CPU空闲时，它会执行队列头部的进程，执行完毕后，该进程会被移至队尾继续等待，CPU则转而处理下一个位于队首的进程。通过这种方式，确保了进程的公平性和系统的高效运行。 栈是一种特殊的数据结构，它只允许在表的一端（栈顶）进行插入和删除操作，这一特性使得栈表现出LIFO的行为。栈的典型应用场景包括递归函数调用、括号匹配、内存管理等。栈的抽象数据类型（ADT）定义了一组基本操作，如初始化、判断栈是否为空、入栈、出栈、读取栈顶元素、清空栈、销毁栈、求栈的长度以及遍历栈中的所有元素。栈的实现通常有两种方式：顺序存储（如数组）和链式存储（如链表）。顺序存储的栈在内存中连续分配，可以利用数组的特性快速访问，但可能遇到上溢（栈满）和下溢（栈空）的问题。 队列是另一种重要的数据结构，它允许在表的一端（队尾）插入元素，在另一端（队头）删除元素，体现FIFO原则。队列在操作系统中用于进程调度，网络数据包处理等场景。队列的ADT操作包括入队、出队、判断队列是否为空、获取队头元素、清空队列和求队列长度。队列的实现同样有顺序存储（如循环数组）和链式存储（如链表）两种方式，各有优缺点，例如，循环数组在空间连续，访问效率高，但扩展性较差；链式存储则更灵活，但需要额外的指针存储空间。 在实际应用中，栈和队列经常结合使用，比如在优先级队列中，可以使用堆栈来暂存优先级高的元素，以实现高效的调度。理解并熟练掌握这两种数据结构对于理解和设计高效的计算机系统至关重要。