什么是堆栈 堆栈是什么？

1、什么是堆栈

堆栈（Stack），是一种遵从后进先出（LIFO）的数据结构。它的命名来自于堆叠物品时的堆栈性质，先堆放的物品在底部，后堆放的物品在顶部。

在计算机科学中，堆栈的实现通常使用内存中的一段连续空间，它具有两个主要的操作：push和pop。push用于向堆栈中添加元素，pop则是从堆栈中弹出元素。此外，stack还有一个非常重要的特性就是保证了元素被依照其入栈的顺序被处理。

2、堆栈的应用场合

堆栈被广泛应用于计算机系统中的多个领域，尤其是程序的函数调用和递归管理。在函数调用中，每次调用函数时，当前函数的地址和局部变量都被压入堆栈中。当函数返回时，这些数据又从堆栈中被弹出。这种机制可以使得函数之间相对独立地执行，避免了多个函数之间的混乱，也确保了内存安全。

此外，堆栈也可以被用来处理表达式，编译器中的控制流和进程栈帧中。在操作系统中，进程的用户模式和内核模式的切换也是通过堆栈实现的。

3、堆栈的实现方式

在编程语言中，堆栈的实现主要通过数组或链表来实现。在数组实现中，由于数组是线性的，所以在实现push和pop操作的时候需要用到数学计算，比如数组下标和循环队列。而在链表实现中，每个节点保存了指向下一个元素的指针，从而实现了入栈和出栈时的O(1)时间复杂度。

4、堆栈的优缺点

堆栈作为一种经典的数据结构，在使用时具有优点，同时也有局限性。堆栈的主要优点在于：

• 设计简单，易于实现，并且许多编程语言都内置了支持堆栈的数据类型。
• 数据存储紧凑，堆栈使用连续的内存块存储数据，既节省空间，也方便管理
• 支持后进先出的原则，避免了其它数据结构中的逻辑混乱。

而堆栈的主要局限性则包括：

• 堆栈中的元素不能越过栈顶访问，如果需要访问不在栈顶的元素时，需要先弹出所有在它顶部的元素。
• 因为只能从顶部插入和删除元素，因此堆栈无法增长到无限大，当堆栈已满时需要进行额外的处理。
• 由于堆栈的先进先出（FIFO）原则，使其并不适用于某些场景如优先级队列的实现。