從簡單的線性資料結構開始：棧與佇列

摘要： 在計算機領域離不開演算法和資料結構，而在資料結構中尤為重要與基礎的便是兩個線性資料結構： 棧 與 佇列 ，本文將簡單的介紹 棧(Stack) 和 佇列(Queue) 的實現 棧與佇列 棧 (Stack)是一種後進先出(last in first off，LIFO)的資料結...

在計算機領域離不開演算法和資料結構，而在資料結構中尤為重要與基礎的便是兩個線性資料結構： 棧 與 佇列 ，本文將簡單的介紹 棧(Stack) 和 佇列(Queue) 的實現

棧與佇列

1. 棧 (Stack)是一種後進先出(last in first off，LIFO)的資料結構

2. 佇列(Queue)則是一種先進先出 (fisrt in first out，FIFO)的結構

動畫如下：

棧

佇列

棧 (Stack)

棧是一種線性結構，與陣列相比，棧對應的操作是陣列的子集。

它只能從一端新增元素，也只能從一端取出元素(這一端稱之為棧頂)。

Stack這種資料結構用途很廣泛，在計算機的使用中，大量的運用了棧，比如編譯器中的詞法分析器、Java虛擬機器、軟體中的撤銷操作（Undo）、瀏覽器中的回退操作，編譯器中的函式呼叫實現等等。

棧的實現

介面	說明	複雜度
void push(E e)	向棧中加入元素	O(1) 均攤
E pop()	彈出棧頂元素	O(1) 均攤
E peek()	檢視棧頂元素	O(1)
int getSize()	獲取棧中元素個數	O(1)
boolean isEmpty()	判斷棧是否為空	O(1)

說明：push和pop操作在最後面進行，有可能觸發resize，但均攤來算是O(1)的。

如果你想了解更多時間複雜度的分析，歡迎關注筆者後續要更新的文章： O(n)說明的是什麼問題？

棧的實現可以通過 陣列 或者 連結串列 實現，在這裡我們使用 陣列來實現上述介面。

在棧的設計中，使用者只關注棧頂元素存取和棧長度，因此設計程式碼如下：

讀者可以使用 棧 這種資料結構去解決LeetCode上的第20號問題：有效的括號，也可以檢視前面的文章。

佇列 Queue

佇列也是一種線性資料結構，與陣列相比，佇列對應的操作是陣列的子集。

只能從一端 (隊尾) 新增元素，只能從另一端 (隊首) 取出元素。

佇列的應用可以在播放器上的播放列表，資料流物件，非同步的資料傳輸結構(檔案IO，管道通訊，套接字等)上體現，當然最直觀的的就是排隊了。

佇列的實現

介面	說明	複雜度
void enqueue(E e)	入隊	O(1) 均攤
E dequeue()	出隊	O(n)
E getFront()	獲取隊首元素	O(1)
int getSize()	獲取佇列元素個數	O(1)
boolean isEmpty()	判斷佇列是否為空	O(1)

入隊是從隊尾開始，有可能觸發resize，因此均攤下來是O(1)。出隊是在隊首，陣列實現每次都要挪動所有元素,O(n)。