堆栈是一种数据项按序排列的数据结构，具有“后进先出”（LIFO）的特点，堆栈所有的操作都在其顶端执行，在顶端进行插入和移除。
堆栈好比我们常见的羽毛球盒子，一个圆柱体的羽毛球盒子中从上到下装了很多羽毛球，盒子的开口在顶端，这样，如果先放入盒子的羽毛球就会在盒子的下面，取出时就会后拿到，如果后放入盒子的羽毛球就会在盒子的上面，取出时就会先拿到。
在Python中，实现堆栈有两种方式：列表结构、链表结构
我下面通过代码分别展示两种堆栈的实现，由于堆栈既可以是定容（容量）的，又可以是变容（容量）的，所以我使用列表结构来实现了定容堆栈，用链表结构来实现了变容堆栈。
一、列表结构（定容）
class ListStack:
"""列表结构堆栈类"""
def __init__(self):
"""初始化堆栈的属性"""
self.max_stack = 10 # 定义堆栈的容量
self.stack = [None] * self.max_stack # 声明堆栈列表
self.top = -1 # 堆栈的顶端，-1表示堆栈为空
def is_empty(self):
"""判断堆栈是否为空"""
if self.top == -1:
return True
else:
return False
def push(self, data):
"""向堆栈中存入数据"""
if self.top >= self.max_stack - 1:
print("堆栈已满，不能再存数据")
else:
self.top += 1
self.stack[self.top] = data
print("数据已存入堆栈")
def pop(self):
"""从堆栈中取出数据"""
if self.is_empty():
print("堆栈已空，不能再取数据")
else:
print("取出：%s" % self.stack[self.top])
self.stack[self.top] = None
self.top -= 1
def show(self):
"""展示堆栈"""
width = 10
for data in self.stack[::-1]:
if data is None:
show_str = '|' + width * ' ' + '|'
else:
str_data = str(data)
if len(str_data) >= width:
show_str = '|' + str_data + '|'
else:
space_num = width - len(str_data)
if space_num % 2 == 1:
left_space_num = space_num // 2 + 1
right_space_num = space_num // 2
else:
left_space_num = right_space_num = space_num // 2
show_str = '|' + ' ' * left_space_num + str_data + ' ' * right_space_num + '|'
print(show_str)
print('-' * (width+2))
if __name__ == '__main__':
list_stack = ListStack()
while True:
num = input("1.存入数据 2.取出数据 3.查看数据 4.退出\n请输入：")
if num == '1':
try:
data = int(input("输入存入数据："))
except ValueError:
print("输入数据错误")
continue
list_stack.push(data)
elif num == '2':
list_stack.pop()
elif num == '3':
list_stack.show()
elif num == '4':
print("成功退出")
break
else:
print("输入选项错误，请重新输入")
运行效果如下：
二、链表结构（变容）
class Node:
"""链表节点类"""
def __init__(self):
self.data = 0
self.next = None
class LinkedListStack:
"""链表结构堆栈类"""
def __init__(self):
"""初始化堆栈的属性"""
self.head = Node()
self.top = self.head # 堆栈的顶端，当前表示堆栈为空
def is_empty(self):
"""判断堆栈是否为空"""
if self.top == self.head:
return True
else:
return False
def push(self, data):
"""向堆栈中存入数据"""
new_node = Node()
new_node.data = data
self.top.next = new_node
self.top = new_node
print("成功存入数据")
def pop(self):
"""从堆栈中取出数据"""
if self.is_empty():
print("堆栈已空，不能再取数据")
else:
print("取出：%s" % self.top.data)
ptr = self.head
while True:
if ptr.next == self.top:
ptr.next = None
self.top = ptr
break
ptr = ptr.next
def show(self):
"""堆栈展示"""
if self.top == self.head:
print('堆栈为空')
else:
ptr = self.head.next
li = []
while True:
li.append(ptr.data)
if ptr.next is None:
break
ptr = ptr.next
width = 10
for data in li[::-1]:
str_data = str(data)
if len(str_data) >= width:
show_str = '|' + str_data + '|'
else:
space_num = width - len(str_data)
if space_num % 2 == 1:
left_space_num = space_num // 2 + 1
right_space_num = space_num // 2
else:
left_space_num = right_space_num = space_num // 2
show_str = '|' + ' ' * left_space_num + str_data + ' ' * right_space_num + '|'
print(show_str)
print('-' * (width + 2))
if __name__ == '__main__':
list_stack = LinkedListStack()
while True:
num = input("1.存入数据 2.取出数据 3.查看数据 4.退出\n请输入：")
if num == '1':
try:
data = int(input("输入存入数据："))
except ValueError:
print("输入数据错误")
continue
list_stack.push(data)
elif num == '2':
list_stack.pop()
elif num == '3':
list_stack.show()
elif num == '4':
print("成功退出")
break
else:
print("输入选项错误，请重新输入")
运行效果如下：
