python数据结构之堆栈

本篇我以堆栈的数据类型和操作方法两个方面总结学习笔记

堆栈（Stack）

是一种后进先出（LIFO）的线性数据结构，对堆栈的插入和删除操作都只能在栈顶（top）进行。
堆栈可以通过数组和链表轻松实现

一、数据类型

Stack() 创建堆栈
push(item) 向栈顶插入项(平时的insert)
pop() 返回栈顶的项，并从堆栈中删除该项(平时的remove)
clear() 清空堆栈
empty() 判断堆栈是否为空
size() 返回堆栈中项的个数
top() 返回栈顶的项

操作示意图

二、代码实现

下面以数组和链表两个方面写出实现代码。时间复杂度分析如下

动态数组插入前面O(n)，插入后面0(1)
链表插入前面O(1)，插入后面O(n)
所以堆栈为了达到0(1)的效果：数组堆到后面，链表插到前面

'''
动态数组堆栈（Array Stack）
堆栈的数组实现插到数组后面，因此基本都是对最后一个元素进行操作
'''
class ArrayStack(object):
    def __init__ (self):
        self._data = [] #空的容器
        
    def __len__ (self): #size
        return len(self._data)
    
    def is_empty(self):
        return len(self._data) == 0
    
    #push进堆栈： O(1)
    def push(self, e):
        self._data.append(e)
        
    # 查看栈顶元素：O(1)
    def top(self):           
        if self.is_empty( ):
            raise ValueError( 'Stack is empty' )
        return self._data[-1]
    
    # 弹出栈顶元素O(1)
    def pop(self):
        if self.is_empty( ):
            raise ValueError( 'Stack is empty' )
        return self._data.pop( )  
    
    #打印堆栈    
    def printstack(self):   
        for i in range(len(self._data)):
            print(self._data[i], end = ' ')
        print()
        
mystack = ArrayStack()
print ('size was: ', str(len(mystack)))
mystack.push(1)
mystack.push(2)
mystack.push(3)
mystack.push(4)
mystack.push(5)
print ('size was: ', str(len(mystack)))
mystack.printstack()
mystack.pop()
mystack.pop()
print ('size was: ', str(len(mystack)))
mystack.printstack()
print(mystack.top())
mystack.pop()
mystack.pop()
mystack.pop()

#输出结果
size was:  0
size was:  5
1 2 3 4 5 
size was:  3
1 2 3 
3

'''
链表（Linked List）
堆栈的链表实现插到元素前面，因此都是对第一个节点进行操作
下面模块导入自我的链表学习笔记代码
'''
from LinkedList import LinkedList
from LinkedList import Node

class LinkedStack(object):
    def __init__ (self):
        self._list = LinkedList()
        
    def __len__ (self):
        return self._list.length
    
    def is_empty(self):
        return self._list.length == 0
    
    # O(1)
    def push(self, e):
        self._list.add_first(e);
        
    # O(1)
    def top(self):
        return self._list.get_first().value;
    
    # O(1)
    def pop(self):
        return self._list.remove_first().value;
        
    def printstack(self):
        self._list.printlist()
        
mystack = LinkedStack()
print ('size was: ', str(len(mystack)))
mystack.push(1)
mystack.push(2)
mystack.push(3)
mystack.push(4)
mystack.push(5)
print ('size was: ', str(len(mystack)))
mystack.printstack()
mystack.pop()
mystack.pop()
print ('size was: ', str(len(mystack)))
mystack.printstack()
print(mystack.top())
mystack.pop()
mystack.pop()
mystack.pop()

#输出结果
size was:  0
size was:  5
5 4 3 2 1 
size was:  3
3 2 1 
3

python数据结构之堆栈

堆栈（Stack）

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