计算机专业面试基础数据结构中的栈是什么？及其基本操作与应用

一、栈的定义与特点

栈（Stack）是一种先进后出（FILO，First In Last Out）的数据结构，它允许在表的顶端进行插入和删除操作。栈是使用数组或链表实现的，所有的插入与删除都限定在栈的同一端进行。栈的主要特点如下：

1. 后进先出：这是栈最基本的特点，意味着入的元素最先被移除。

2. 操作受限：栈只允许在顶部进行插入（推入，push）和删除（弹出，pop）操作。

3. 固定大小：栈的大小可以是固定的，也可以是动态的，取决于所使用的存储空间。

二、栈的基本操作

栈的基本操作包括几种：

1. push(Elem)：在栈顶插入一个元素，Elem是要插入的元素。

2. pop()：从栈顶删除一个元素，并返回该元素的值。栈为空，则无法执行此操作。

3. peek()：返回栈顶元素的值，但不删除它。栈为空，则无法执行此操作。

4. isEmpty()：判断栈是否为空。栈为空，返回true，否则返回false。

5. size()：返回栈中元素的数量。

三、栈的应用

栈在计算机科学中有广泛的应用，是一些常见的应用场景：

1. 函数调用栈：在编程语言中，每当函数被调用时，就会创建一个新的栈帧（Stack Frame），用于存储函数的局部变量、返回地址等信息。这种机制允许函数在嵌套调用中正确地返回和恢复上下文。

2. 表达式求值：在处理算术表达式时，可以使用栈来存储操作数和运算符。在计算表达式“3 + (4 – 2)”时，先计算括号内的值，进行加法。

3. 逆波兰表示法（后缀表达式）：后缀表达式是一种不需要括号的算术表达式，运算符位于操作数之后。栈可以用来将中缀表达式转换为后缀表达式。

4. 递归算法：递归算法需要使用栈来存储递归调用时的状态信息，以便在递归过程中正确地返回到之前的调用点。

5. 深度优先搜索（DFS）：在图论中，深度优先搜索算法可以使用栈来实现。通过将节点压入栈中，依次弹出处理，可以遍历图中的所有节点。

6. 实现其他数据结构：队列可以用两个栈实现，一个用于入队操作，另一个用于出队操作。

四、

栈作为一种基本的数据结构，在计算机科学中扮演着重要的角色。它不仅在编程语言中有着广泛的应用，还在算法设计中发挥着关键作用。掌握栈的定义、基本操作和应用场景，对于计算机专业的学生来说至关重要。在面试中，对于栈相关的了解其原理和应用是展示自己计算机基础知识的良好机会。