数据结构与算法：栈和队列的深度解析

本资源是一份关于栈学习的课件，涵盖了数据结构与算法中的栈和队列概念，属于线性表章节的内容。主要讲解了栈的定义、基本操作、表示与实现，以及可能出现的异常情况。 在计算机科学中，栈（Stack）是一种重要的数据结构，属于线性表的一种特殊形式。栈的特点是“后进先出”（LIFO，Last In First Out），即最后一个进入栈的元素最先被移出。在栈中，只允许在栈顶进行插入（压栈）和删除（弹栈）操作。栈顶是允许操作的一端，而栈底则是不允许直接操作的一端。例如，当我们在计算表达式时，括号匹配就是利用栈的特性来完成的。 栈的基本操作包括： 1. Clear(): 清空栈，使得栈中无任何元素。 2. IsEmpty(): 检查栈是否为空，如果栈顶指针top等于-1，则栈为空。 3. Push(Titem): 向栈顶添加一个元素item。 4. Pop(T&item): 移除并返回栈顶的元素。 5. Top(T&item): 查看栈顶元素，但不删除。 6. IsFull(): 判断栈是否已满，如果top等于数组的最大索引减1，则栈满。 栈可以采用两种方式表示和实现：顺序方式和链式方式。顺序方式通常使用数组实现，栈顶指针top用于记录实际栈顶的位置，初始值为-1。当栈空时，top为-1；当栈满时，top等于数组大小减1。在数组实现中，需要注意防止栈的上溢（overflow，即尝试在满栈时入栈）和下溢（underflow，即尝试在空栈时出栈）。 链式方式的栈则通过链表节点来存储元素，每个节点包含元素和指向下一个节点的指针。这种方式灵活性更高，不会受到预先设定容量的限制，但需要额外的空间存储指针。 在具体编程实现时，如C++中，可以定义一个模板类ArrayStack来创建一个固定大小的栈。初始化栈时，需要分配一个数组并设置栈顶指针top为-1。进栈操作（Push）通常涉及增加top值并将新元素放入数组的top位置。 栈的应用非常广泛，除了括号匹配，还包括函数调用、递归、撤销操作、浏览器历史记录等。队列（Queue）是另一种线性数据结构，其特点是“先进先出”（FIFO，First In First Out），将在后续的学习中进行详细讲解。