数据结构 栈(1)

1. 栈的概念和结构

之前几篇我们分别讲解了顺序表和单链表的内容，今天我们又来学习一个新的关于数据结构的内

容--- 栈 。

栈：栈也属于线性表 , 但它是一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操

作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出

LIFO（Last In First Out）的原则。

压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。

出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据也在栈顶。

栈底层结构选型:

栈的实现一般可以使用数组或者链表实现，相对而言数组的结构实现更优一些。因为数组在尾上插

入数据的代价比较小。

2. 栈,顺序表,单链表之间的关联

栈、顺序表和链表都是数据结构领域中重要的概念，它们之间存在着紧密的联系，也有着明显的区

别：

 
2.1 联系:

- 底层实现关联：栈可以使用顺序表（数组）或者链表作为底层的数据存储结构来实现。

- 基于顺序表实现栈：在以顺序表为基础实现栈时，通常使用数组来存储栈中的元素，用一个变量

（如 top ）来记录栈顶的位置。入栈操作就是在数组末尾添加元素（当空间足够时），并更

新 top  ；出栈操作则是移除数组末尾元素，并更新 top  。这种实现方式利用了顺序表在尾端插入

和删除元素的高效性（时间复杂度为O(1)）。

- 基于链表实现栈：当用链表实现栈时，一般将链表的头节点作为栈顶。入栈操作通过在链表头部

插入新节点来完成，出栈操作则是删除链表头部节点。这是因为在链表头部进行插入和删除操作的

时间复杂度也是O(1) ，符合栈的操作特性。

- 栈底层结构选型:

栈的实现一般可以使用数组或者链表实现，相对而言数组的结构实现更优一些。因为数组在尾上插

入数据的代价比较小。

- 数据存储特性：从数据存储的角度来看，顺序表、链表和栈都是用于组织和存储数据的方式。顺

序表和链表是更基础的数据结构，提供了不同的存储和访问数据的方式；而栈是一种具有特定操作

约束（后进先出）的数据结构，它可以借助顺序表或链表来实现其功能。

 2.2 区别:

- 数据结构定义:

- 栈：是一种抽象数据类型，它定义了一组特定的操作，主要包括入栈、出栈和获取栈顶元素等，

重点在于操作的规则（后进先出），而不是具体的存储方式。

- 顺序表：是一种线性数据结构，它使用连续的内存空间来存储数据元素，元素之间的逻辑顺序和

物理顺序是一致的。用户可以通过下标快速访问表中的任意元素，支持在任意位置插入和删除元素

（但在非末尾位置操作的时间复杂度较高 ）。

- 链表：也是一种线性数据结构，它通过指针将各个数据节点链接起来，节点在内存中的存储位置

不一定连续。链表的优势在于插入和删除操作较为灵活高效（时间复杂度为O(1) ，前提是已知待

操作节点的前驱节点 ），但访问特定位置的元素需要从头节点开始遍历，时间复杂度为O(n) 。

- 操作特性:

- 栈：操作受限，只能在栈顶进行插入和删除操作，遵循后进先出原则，主要用于解决具有特定顺

序要求的问题，比如函数调用、表达式求值等。

- 顺序表：操作相对灵活，可以在任意位置进行插入、删除和访问操作。但在插入和删除元素时，

如果涉及到大量元素的移动（比如在表头插入元素 ），时间复杂度较高，为O(n) ；访问元素的时

间复杂度为O(1) 。

- 链表：插入和删除操作在已知前驱节点的情况下时间复杂度低，为O(1) ，但访问元素需要顺序遍

历链表，时间复杂度为O(n) ，不支持随机访问。

- 内存使用:

- 顺序表：需要预先分配一定大小的连续内存空间，如果数据量预估不准确，可能会导致内存浪费

（分配过大）或溢出（分配过小 ）。

- 链表：采用动态内存分配，按需分配节点空间，不会造成内存的浪费，但每个节点除了存储数据

外，还需要额外存储指针，会占用一定的内存空间。

- 栈：根据其实现方式的不同，内存使用特点也有所不同。基于顺序表实现的栈，存在与顺序表类

似的内存分配问题；基于链表实现的栈，内存分配较为灵活，类似于链表的内存使用方式。

以上便是栈的概念内容以及它和顺序表和单链表之间的关系。下一篇文章小编将详细讲解关于栈的

内容的实现。