计算机中的栈(Stack)是一种 运算受限的线性表,它限定仅在表尾进行插入和删除操作。栈的一端被称为栈顶(Top),另一端被称为栈底(Bottom)。向一个栈插入新元素称为进栈(Push)或压栈,而从一个栈删除元素称为出栈(Pop)或退栈。在栈中,新添加的元素总是放在栈顶,而删除操作总是移除栈顶的元素,这使得栈具有“先进后出”(Last In First Out, LIFO)的特性。
栈在计算机系统中的主要作用包括:
函数调用:
栈用于存储函数调用时的临时数据,如局部变量、函数参数等。每当一个函数被调用时,系统会在栈上为该函数分配一块内存空间,用于存储函数的返回地址、参数和局部变量。函数执行完毕后,这些数据会被弹出栈,恢复到调用前的状态。
内存管理:
栈还可以用于管理程序运行时的内存分配和回收。例如,在C语言中,程序员可以使用`malloc`和`free`函数动态分配和释放内存,这些分配的内存通常会被放在栈上,而栈的管理由操作系统自动进行。
表达式求值:
在编程语言中,栈也常用于表达式的求值,特别是逆波兰表示法(Reverse Polish Notation, RPN)。在这种表示法中,运算符跟在其操作数之后,因此可以通过栈来存储操作数和运算符,然后依次弹出并进行计算,从而得到最终结果。
回溯算法:
在算法设计中,栈常用于实现回溯算法,如深度优先搜索(DFS)。在这些算法中,栈可以存储待探索的状态,并在需要时回溯到之前的状态。
总之,栈是一种非常实用的数据结构,它在程序运行中发挥着关键作用,特别是在函数调用、内存管理和表达式求值等方面。