如果可以對數組執行相同的操作，堆棧的目的是什么？

Question

編程中使用“堆棧”的頻率如何？ 換句話說，如果我們用數組替換堆棧，我們會失去一些東西嗎？ 還是有什么特殊情況無法將堆棧替換為其他堆棧？ 我只是一個C ++初學者，我對堆棧所了解的只是它們用於存儲數據的知識，因此對我來說這個主題似乎不太清楚。 任何信息都很准確。

Answer 1

“堆棧”是支持先進先出的數據結構的通用名稱。 數組是堆棧的一種可能的實現。 鏈表也可以實現堆棧。

考慮一個堆棧，該堆棧會隨着添加的更多元素而動態增長，並且沒有預設限制。 一個簡單的C樣式數組不支持此功能，因為它的大小在編譯時受到限制。 一個std::vector在某種程度上類似於數組，但更為復雜，它將允許這種動態增長。 （鏈接列表也可以，但是通常效率較低）。

Answer 2

對於一個新程序員來說，“先進先出”並不總是那么具有描述性，對於擁有更多編程經驗的人而言，它可能並不那么具有描述性。 堆棧的概念（這里不是專門指C ++（或其他語言）對象）是一個泛濫到編程的概念（整個SO中對此概念都進行了很好的描述，我相信我會如果我在這里詳細描述它，則會出現“錯誤”。

在您討論的堆棧數據類型的設計和行為與編程的“事物”（稱為調用棧）之間確實存在聯系。 在計算機硬件中，下面還簡要討論了堆棧的概念。

做調用堆棧有些不公

具體來說，調用堆棧是跟蹤程序中調用的對象。 進行的調用越多，在堆棧的“頂部”添加的調用就越多。 調用完成后，將其實例從堆棧中刪除，並將程序的控制權返回給調用函數。

因此，我具有三個“功能”： A ， B ， C 。

A呼叫B B然后呼叫C

堆棧的順序為：

C
B
A

C的解決方案優先於其他解決方案（或“它具有控制權”）。 直到C被解決，其他人才能完成他們的操作。 一旦解決，它就會從堆棧中“彈出”，然后B執行它需要做的事情。 在這里，我們找到FILO（先進先出）的概念： A是第一個電話； 但是，在其他情況下，直到這個問題都無法解決。

Wikipedia很好地描述了調用堆棧，並為其提供了一個很好的圖像（無需閱讀文章，該圖像並沒有太大幫助，請參見下面的圖像進行討論）：

為了達到非常高級的目的，此圖向我們展示了一個關於堆棧概念的重要內容：它被設想為一系列元素 （在本例中為過程位置，黃色條形）相互堆疊 。 訪問調用堆棧的工作如上所述，將立即需要的內容添加到頂部，並在不再需要時將其刪除。

一疊紙牌或一疊盤子通常被用作類比來描述一疊紙的行為。

這個對堆棧溢出問題的答案很好地解釋了堆棧。

與硬件堆棧平等

您最好在其他地方閱讀有關硬件堆棧的信息。 但是，據我了解，它的執行與上面的調用堆棧類似，但是它具有數據而不是過程。 不幸的是，我還不足以區分硬件堆棧和調用堆棧。 但是，無論如何，FILO的概念仍然適用。

為什么堆棧很重要？

堆棧對象抽象的目的是更好地模仿堆棧的操作。 事實上，如果我的理解是正確的， stack被提議作為控制程序調用的方式，往往是什么實現在“架構層面”進行內存管理。

堆棧數據類型抽象迫使程序員以模仿調用堆棧和硬件堆棧（或作為其根）的方式與抽象進行交互。 我們當然可以使用數組來執行此操作，但是堆棧使我們能夠輕松地執行操作。

Answer 3

該答案假定您對C ++ STL stack<>和vector<>模板類之間的差異感興趣。
堆棧提供向量功能的子集。 這意味着堆棧實現比向量實現更具自由度。
堆棧保證：

• 恆定時間推送
• 恆定時間彈出

但是除了上述以外，向量還可以保證：

• 帶有索引的恆定時間隨機訪問

為了提供具有索引的恆定時間隨機訪問，所有元素必須嚴格存儲，這對於堆棧來說不是必需的。 當大小超出容量時，必須重新分配向量並進行復制，但是堆棧不需要該向量。 因此，由於附加的要求，可以使用鏈表實現堆棧，但不能使用向量表。

換句話說，如果我們用數組替換堆棧，我們會失去一些東西嗎？

是的，我們將放寬實施的自由度。