python栈的概念及应用

之前讲了一个链表，今天我们来说说这个栈（stack）的工作原理及运用。

​1. 什么叫做栈

栈是一种特殊的序列，栈内的元素只能通过序列的一端访问，这一端称为栈顶。栈被称为一种LIFO（last-in-first-out，后入先出）的数据结构。

由于栈具有后入先出的特点，所以任何不在栈顶的元素都无法访问。为了得到栈底的元素，必须先拿掉上面的元素。

对栈的两种主要操作是将一个元素压入栈和将一个元素弹出栈。入栈使用push()方法，出栈使用pop()方法。

另一个常用的操作是预览栈顶的元素。pop()方法虽然可以访问栈顶的元素，但是调用该方法后，栈顶元素也从栈中被永久性地删除了。peek()方法则只返回栈顶元素，而不删除它。

为了记录栈顶元素的位置，同时也为了标记哪里可以加入新元素，我们使用变量top，当向栈内压入元素时，该变量增大；从栈内弹出元素时，该变量减小。

push()、pop()和peek()是栈的3个主要方法，但是栈还有其他方法和属性。

Stack()    建立一个空的栈对象
push()     把一个元素添加到栈的最顶层
pop()      删除栈最顶层的元素，并返回这个元素
peek()     返回最顶层的元素，并不删除它
isEmpty()  判断栈是否为空
size()     返回栈中元素的个数

那么接下来我们来创建一个栈

class Node():
    """节点"""
    def __init__(self, item=None, next=None):
        self.item = item
        self.next = next
class Stack():
    """栈"""
    def __init__(self, node=None):
        self.head = node
        
    def push(self, item):
        """栈顶插入元素"""
        self.head = None(item, self.head)
        
    def pop(self):
        """弹出栈顶元素"""
        if self.head:
            self.head=self.head.next
            return
        return "栈为空栈"
    
    def peek(self):
        """返回栈顶元素"""
        if self.head:
            return self.head.item
        return "栈为空栈"
    
    def is_empty(self):
        """判断是否为空栈"""
        return self.head==None
    
    def size(self):
        """返回元素个数"""
        num = 0
        node = self.head
        if node==None:
            return num
        num += 1
        while node.next!=None:
            node = node.next
            num += 1
        return num

1. 栈的应用

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那么现在大家应该对于栈是个什么东西大概已经了解了，但是这个栈它在我们的python中哪里回去用到它呢？这里就给大家举几个例子。

2.1括号匹配

需求：

假如表达式中允许包含三中括号()、[]、{}，其嵌套顺序是任意的，编写一个函数，判断一个表达式字符串，括号匹配是否正确。

思路：

创建一个空栈，用来存储尚未找到的左括号；

遍历字符串，遇到左括号则压栈，遇到右括号则出栈一个左括号进行匹配；

在第二步骤过程中，如果空栈情况下遇到右括号，说明缺少左括号，不匹配；

在第二步骤遍历结束时，栈不为空，说明缺少右括号，不匹配；

LEFT = {'(', '[', '{'}  # 左括号
RIGHT = {')', ']', '}'}  # 右括号
def match(expr):
    """
    :param expr: 传过来的字符串
    :return: 返回是否是正确的
    """
    stack = []  # 创建一个栈
    for brackets in expr:  # 迭代传过来的所有字符串
        if brackets in LEFT:  # 如果当前字符在左括号内
            stack.append(brackets)  # 把当前左括号入栈
        elif brackets in RIGHT:  # 如果是右括号
            if not stack or not 1 <= ord(brackets) - ord(stack[-1]) <= 2:
                # 如果当前栈为空，()]
                # 如果右括号减去左括号的值不是小于等于2大于等于1
                return False  # 返回False
        stack.pop()  # 删除左括号
        return not stack  # 如果栈内没有值则返回True，否则返回False
result = match(LEFT)
result1 = match(RIGHT)
print(result)
print(result1)

2.2十进制转化为二进制

def decimal_to_bin(dec):
    stack = Stack()
    bin_str = ''
    if dec == 0:
        stack.push(0)
    while dec > 0:
        a = dec % 2
        stack.push(a)
        dec = int(dec / 2)
    while not stack.is_Empty():
        bin_str += str(stack.pop())
    return bin_str

那么这个就是栈，你学废了吗？