Cấu Trúc Dữ Liệu: Một Số Loại Danh Sách Liên Kết Thông Dụng - VOER

Stack

Stack là một vật chứa (container) các đối tượng làm việc theo cơ chế LIFO (Last In First Out) nghĩa là việc thêm một đối tượng vào stack hoặc lấy một đối tượng ra khỏi stack được thực hiện theo cơ chế "Vào sau ra trước".

Các đối tượng có thể được thêm vào stack bất kỳ lúc nào nhưng chỉ có đối tượng thêm vào sau cùng mới được phép lấy ra khỏi stack.

Thao tác thêm 1 đối tượng vào stack thường được gọi là "Push". Thao tác lấy 1 đối tượng ra khỏi stack gọi là "Pop".

Trong tin học, CTDL stack có nhiều ứng dụng: khử đệ qui, tổ chức lưu vết các quá trình tìm kiếm theo chiều sâu và quay lui, vét cạn, ứng dụng trong các bài toán tính toán biểu thức, .

Một hình ảnh một stack

Ta có thể định nghĩa CTDL stack như sau: stack là một CTDL trừu tượng (ADT) tuyến tính hỗ trợ 2 thao tác chính:

Push(o): Thêm đối tượng o vào đầu stack

Pop():      Lấy đối tượng ở đầu stack ra khỏi stack và trả về giá trị của nó. Nếu stack rỗng thì lỗi sẽ xảy ra.

Ngoài ra, stack cũng hỗ trợ một số thao tác khác:

isEmpty(): Kiểm tra xem stack có rỗng không.

Top():       Trả về giá trị của phần tử nằm ở đầu stack mà không hủy nó khỏi stack. Nếu stack rỗng thì lỗi sẽ xảy ra.

Các thao tác thêm, trích và huỷ một phần tử chỉ được thực hiện ở cùng một phía của Stack do đó hoạt động của Stack được thực hiện theo nguyên tắc LIFO (Last In First Out - vào sau ra trước).

Ðể biểu diễn Stack, ta có thể dùng mảng 1 chiều hoặc dùng danh sách liên kết.

Biểu diễn Stack dùng mảng

Ta có thể tạo một stack bằng cách khai báo một mảng 1 chiều với kích thước tối đa là N (ví dụ, N có thể bằng 1000).

Như vậy stack có thể chứa tối đa N phần tử đánh số từ 0 đến N -1. Phần tử nằm ở đầu stack sẽ có chỉ số t (lúc đó trong stack đang chứa t+1 phần tử)

Ðể khai báo một stack, ta cần một mảng 1 chiều S, biến nguyên t cho biết chỉ số của đầu stack và hằng số N cho biết kích thước tối đa của stack.

Tạo stack S và quản lý đỉnh stack bằng biến t:

Data         S [N];

int                        t;

Việc cài đặt stack thông qua mảng một chiều đơn giản và khá hiệu quả.

Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của phương án cài đặt này là giới hạn về kích thước của stack N. Giá trị của N có thể quá nhỏ so với nhu cầu thực tế hoặc quá lớn sẽ làm lãng phí bộ nhớ.

Biểu diễn Stack dùng danh sách

Ta có thể tạo một stack bằng cách sử dụng một danh sách liên kết đơn (DSLK). Có thể nói, DSLK có những đặc tính rất phù hợp để dùng làm stack vì mọi thao tác trên stack đều diễn ra ở đầu stack.

Sau đây là các thao tác tương ứng cho list-stack:

Tạo Stack S rỗng

LIST     * S;

Lệnh S.pHead=l.pTail= NULL sẽ tạo ra một Stack S rỗng.

Kiểm tra stack rỗng :

char IsEmpty(LIST &S)

{

if (S.pHead == NULL) // stack rỗng

return 1;

else     return 0;

}

Thêm một phần tử p vào stack  S

void  Push(LIST &S, Data x)

{

InsertHead(S, x);

}

Trích huỷ phần tử  ở đỉnh stack S

Data  Pop(LIST &S)

{     Data  x;

 

if(isEmpty(S)) return NULLDATA;

x = RemoveFirst(S);

return x;

}

Xem thông tin của phần tử ở đỉnh stack S

Data  Top(LIST &S)

{if(isEmpty(S)) return NULLDATA;

return l.Head->Info;

}

Ứng dụng của Stack

Cấu trúc Stack thích hợp lưu trữ các loại dữ liệu mà trình tự truy xuất ngược với trình tự lưu trữ, do vậy một số ứng dụng sau thường cần đến stack :

Trong trình biên dịch (thông dịch), khi thực hiện các thủ tục, Stack được sử dụng để lưu môi trường của các thủ tục.

Trong một số bài toán của lý thuyết đồ thị (như tìm đường đi), Stack cũng thường được sử dụng để lưu dữ liệu khi giải các bài toán này.

Ngoài ra, Stack cũng còn được sử dụng trong trường hợp khử đệ qui đuôi.