Python数据结构：栈的应用

【Python数据结构1】栈的应用

栈Stack：什么是栈？

❖一种有次序的数据项集合，在栈中，数据项的加入和移除都仅发生在同一端
这一端叫栈“顶top”，另一端叫栈“底base”
❖日常生活中有很多栈的应用，如：盘子、托盘、书堆等等

❖距离栈底越近的数据项，留在栈中的时间就越长，而最新加入栈的数据项会被最先移除
❖这种次序通常称为后进先出LIFO：Last in First out
这是一种基于数据项保存时间的次序，时间越短的离栈顶越近，而时间越长的离栈底越近
❖❖❖抽象数据类型“栈”定义为如下的操作:
Stack()：创建一个空栈，不包含任何数据项
push(item)：将item加入栈顶，无返回值
pop()：将栈顶数据项移除，并返回，栈被修改
peek()：“窥视”栈顶数据项，返回栈顶的数据项但不移除，栈不被修改
isEmpty()：返回栈是否为空栈
size()：返回栈中有多少个数据项
抽象数据类型Stack：操作样例

另外

python列表（list）就具有栈的特性，其函数与栈中相对应的函数功能类似，故可以直接把list当做栈来使用，也可以利用list构建Stack类

栈代码示例

class Stack:def __init__(self):self.items=[]def isEmpty(self):return  self.items==[]def push(self,item):self.items.append(item)def pop(self):return self.items.pop()def peek(self):return self.items[len(self.items)-1]def size(self):return len(self.items)

示例1：进制转换

直接使用list做为栈

def HexConv(decNumber,base):dights=[str(i) for i in range(10)]+[chr(i) for i in range(65,72)]remstack=[]while decNumber>0:rem=decNumber%baseremstack.append(dights[rem])decNumber//=baseres=""while remstack!=[]:res+=remstack.pop()return resif __name__ == '__main__':n=int(input("请输入原数:"))hex=int(input("目标进制："))print("十进制{}转换为{}进制结果:{}".format(n,hex,HexConv(n,hex)))

示例2：括号匹配

引入Stack类

from stack_set import Stackdef bracMatch(bracketItem):bracketList = list(bracketItem)braStack = Stack()leftbrac = "{[("rightbrac = "}])"result = Truefor item in bracketList:if item in leftbrac:braStack.push(item)elif item in rightbrac:if braStack.isEmpty():result = Falseelse:# peek函数取栈顶元素，判断栈顶元素是否跟右括号相对应if matchBoth(braStack.peek(), item):braStack.pop()else:result = Falseif braStack.isEmpty() and result:result = Trueelse:result = Falsereturn resultdef matchBoth(item1, item2):leftbrac = "{[("rightbrac = "}])"return leftbrac.index(item1) == rightbrac.index(item2)if __name__ == "__main__":str = input("请输入表达式")if bracMatch(str):print("括号匹配")else:print("括号不匹配")

示例3：中缀表达式转为后缀表达式

from stack_set import Stackdef infixToPostfix(infixpr):pre={}pre['*'],pre['/']=3,3pre['+'],pre['-']=2,2pre['(']=1charlist=[chr(i) for i in range(65,91)]numlist=[i for i in range(10)]# 生成一个用于存储符号的栈和一个用于存储值的列表opstack=Stack()postfixlist=[]items=infixpr.split()for item in items:# 判断是否为表达式中的值if item in charlist or item in numlist:postfixlist.append(item)elif item=="(":opstack.push(item)elif item==')':tokentop=opstack.pop()while tokentop!="(":postfixlist.append(tokentop)tokentop=opstack.pop()else:# 当栈非空时，入栈的符号要先检查其是否满足入栈优先级while(not opstack.isEmpty()) and (pre[item]<=pre[opstack.peek()]):postfixlist.append(opstack.pop())opstack.push(item)print("stack:{},postlist:{}".format(opstack.items,postfixlist))# 最后将栈中元素出栈（进栈前已考虑优先级，出栈直接出）while not opstack.isEmpty():postfixlist.append(opstack.pop())return "".join(postfixlist)
if __name__ == '__main__':infix="A + ( B * C )"postfix=infixToPostfix(infix)print("其对应的后缀表达式：{}".format(postfix))

读者可自行体会直接使用list与构建stack的区别

参考：MOOC陈斌老师

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