如何理解“栈”?
关于“栈” - 模型 堆盘子
- 后进者先出,先进者后出,这就是典型的“栈”结构
- 栈是一种“操作受限”的线性表
- 数组或链表暴露了太多的操作接口,操作上的确灵活自由,但使用时就比较不可控,自然也就更容易出错
- 当某个数据集合只涉及在一端插入和删除数据,并且满足后进先出、先进后出的特性,我们就应该首选“栈”这种数据结构
- 空间复杂度是 O(1)
- 时间复杂度是 O(1)
如何实现一个“栈”?
- 用数组实现的栈,我们叫作顺序栈
- 用链表实现的栈,我们叫作链式栈
动态扩容的顺序栈
- 出栈O(1)
- 入栈操作来说,最好情况时间复杂度是 O(1),最坏情况时间复杂度是 O(n)
应用
- 在表达式求值中的应用
- 在括号匹配中的应用
- 浏览器的前进和后退功能
Q&A
为什么函数调用要用“栈”来保存临时变量呢?用其他数据结构不行吗?
其实,我们不一定非要用栈来保存临时变量,只不过如果这个函数调用符合后进先出的特性,用栈这种数据结构来实现,是最顺理成章的选择。
从调用函数进入被调用函数,对于数据来说,变化的是什么呢?是作用域。所以根本上,只要能保证每进入一个新的函数,都是一个新的作用域就可以。而要实现这个,用栈就非常方便。在进入被调用函数的时候,分配一段栈空间给这个函数的变量,在函数结束的时候,将栈顶复位,正好回到调用函数的作用域内。
我们都知道,JVM 内存管理中有个“堆栈”的概念。栈内存用来存储局部变量和方法调用,堆内存用来存储 Java 中的对象。那 JVM 里面的“栈”跟我们这里说的“栈”是不是一回事呢?如果不是,那它为什么又叫作“栈”呢?
内存中的堆栈和数据结构堆栈不是一个概念,可以说内存中的堆栈是真实存在的物理区,数据结构中的堆栈是抽象的数据存储结构。
内存空间在逻辑上分为三部分:代码区、静态数据区和动态数据区,动态数据区又分为栈区和堆区。
代码区:存储方法体的二进制代码。高级调度(作业调度)、中级调度(内存调度)、低级调度(进程调度)控制代码区执行代码的切换。
静态数据区:存储全局变量、静态变量、常量,常量包括final修饰的常量和String常量。系统自动分配和回收。
栈区:存储运行方法的形参、局部变量、返回值。由系统自动分配和回收。
堆区:new一个对象的引用或地址存储在栈区,指向该对象存储在堆区中的真实数据。
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