图解算法系列(五): 堆栈

公众号---人生代码

发布于 2019-07-24 11:54:48

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发布于 2019-07-24 11:54:48

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栈

下压栈(或简称栈)是一种基于后进后出的(LIFO)策咯的集合类型. 其中添加移除新项总发生在同一端。这一端通常称为“顶部”。与顶部对应的端称为“底部”。栈的例子很常见,想象桌上有一堆书., 只有顶部的那本书封面可见，要看到其他书的封面，只有先移除他们上面的书.

下图反应了栈中数据加入和移走的顺序：

栈的抽象数据类型

一个栈一般会实现以下方法：

Stack() 构造方法，创建一个空栈，无参数，返回值是空栈

push(value) 向栈顶压入一个新数据项，需要一个数据项参数，无返回值

pop() 抛出栈顶数据项，无参数，返回被抛出的数据项，栈本身发生变化

is_empty() 测试栈是否空栈。不需要参数，返回布尔值

size() 返回栈内数据项的数目，不需要参数，返回值是整数

peak() 返回栈顶数据项，但不删除。不需要参数，栈不变

栈的python实现(一)

利用.append与.pop方法,我们可以把python内置的列表当作栈来使用(栈是一种特殊的列表),这是一种较为方便的实现方式

class Stack:
    def __init__(self):
        self.values = []

    def push(self, value):       
        self.values.append(value)

    def pop(self):
        return self.values.pop()

    def is_empty(self):
        return self.size() == 0

    def size(self):
        return len(self.values)

    def peak(self):
        return self.values[self.size()-1]

栈的python实现(二)

或者自由定义类似列表的Stack类

class Node:  ➊
    def __init__(self, value):
        self.value = value
        self.next = None


class Stack: ➋
    def __init__(self):
        self.top = None

    def push(self, value):
        node = Node(value)
        node.next = self.top
        self.top = node

    def pop(self):
        node = self.top
        if node is None:
            raise Exception('This is an empty stack')
        self.top = node.next
        return node.value

    def peek(self):
        node = self.top
        if node is None:
            raise Exception('This is an empty stack')
        return node.value

    def is_empty(self):
        return not self.top

    def size(self):
        node = self.top
        count = 0
        if node is None:
            raise Exception('This is an empty stack')
        while node is not None:
            count += 1
            node = node.next
        return count


if __name__ == '__main__':
    stack = Stack()
    stack.push(2)
    stack.push(3)
#    print(stack.pop())
#    print(stack.top.value)
    print(stack.peek())
    print(stack.is_empty())
    print(stack.size())

➊ 定义一个结点

➋ 定义一个栈

top指向栈顶的Node,next之想下一个Node,若没有下一个Node,则指向一个None 栈的应用十进制转二进制是一个应用堆栈的典型案例。十进制转二进制采用“除2取余，逆序排列”的方法，如图所示：! 借助Stack类，可以很方便地实现上述转换算法：

def divideBy2(decNumber):
    remstack = Stack()

    while decNumber > 0:
        rem = decNumber % 2
        # 将余数逐个加入
        remstack.push(rem)
        decNumber = decNumber // 2

    binString = ""
    while not remstack.is_empty():
        binString = binString + str(remstack.pop())

    return binString

if __name__ == '__main__':
    print(divideBy2(42))