Ngăn xếp Stack là gì? Cấu trúc và cơ chế hoạt động ra sao? - Ngăn xếp Stack

Trong hướng dẫn này mình sẽ giới thiệu các bạn một cấu trúc lưu trữ được sử dụng nhiều trong lập trình đó chính là cấu trúc Stack. Đây là một cấu trúc lưu trữ với cơ chế khá là quen thuộc với chúng ta.

Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu cấu trúc Stack là gì? Và nó hoạt động như thế nào và có những thao tác nào đối với Stack.

1. Ngăn xếp Stack là gì?

Stack là một kiểu danh sách tuyến tính đặc biệt mà phép bổ sung và phép loại bỏ luôn luôn được thực hiện ở một đầu (gọi là đỉnh).

Hay còn có một định nghĩa khác: Ngăn xếp Stack là một cấu trúc dữ liệu trừu tượng làm việc theo nguyên lý vào sau ra trước LIFO (last in first out).

Ví dụ Stack trong thực tế: Khi chúng ta bỏ các cái bánh vào một chiếc hộp, hành động bỏ vào tương tự như Push trong Stack, vì chúng ta sẽ bỏ lần lượt từng cái bánh vào trên đỉnh của chiếc hộp. Và khi ta muốn lấy bánh ra ta cũng sẽ phải lấy cái ở trên đỉnh ra trước, hành động này tương tự như Pop trong Stack.

Một ngăn xếp là một cấu trúc dữ liệu dạng thùng chứa (container) của các phần tử (thường được gọi là các Node). Có hai thao tác cơ bản là push và pop.

• Push bổ sung một phần tử vào đỉnh (top) của ngăn xếp, nghĩa là nó sẽ được thêm vào sau các phần tử đã có sẵn trong ngăn xếp.
• Pop giải phóng và trả về phần tử đang đứng ở đỉnh của ngăn xếp. Phần tử sau khi được lấy sẽ bị xóa khỏi ngăn xếp.

Ngoài ra, Stack cũng có một số thao tác bổ trợ khác:

• isEmpty(): Kiểm tra xem stack có rỗng hay không.
• Top(): Trả về giá trị của phần tử nằm ở đầu Stack mà không hủy nó khỏi Stack. Nếu Stack rỗng thì thông báo và không thực hiện được thao tác này.

2. Mô tả Stack

Trong phần này mình sẽ mô tả Stack bằng hai cách: mô tả Stack bằng mảng và mô tả Stack bằng danh sách liên kết đơn. Các bạn hãy xem hai cách này có gì giống và khác nhau nhé.

Mô tả Stack bằng mảng

Khi mô tả Stack bằng mảng, ta có một số đặc điểm sau:

• Việc bổ sung một phần tử vào Stack tương đương với việc thêm một phần tử ở cuối mảng.
• Việc loại bỏ một phần tử khỏi Stack tương đương với việc loại bỏ một phân tử ở cuối mảng.
• Stack sẽ bị tràn nếu bổ sung vào mảng đã đầy.
• Stack là rỗng khi số phần tử thực sự đang chưa trong mảng = 0.

Mô tả Stack bằng danh sách liên kết đơn

Khi mô tả Stack bằng danh sách liên kết đơn, ta cũng có một số đặc điểm sau:

• Việc bổ sung một phần tử vào Stack tương đương với việc thêm một phần tử vào cuối danh sách (insertlast).
• Việc loại bỏ một phần tử trong Stack cũng tương đương với việc loại bỏ một phần tử ở cuối danh sách.
• Stack bị tràn khi vùng không gian nhớ dùng cho các biến động không còn đủ để thêm một phần tử mới. Tuy nhiên việc kiểm tra này rất khó bởi nó phụ thuộc vào máy tính và ngôn ngữ lập trình. Vì vậy khi cài đặt ta có thể bỏ qua việc kiểm tra Stack tràn.

3. Kết luận

Như vậy là chúng ta đã tìm hiểu về cấu trúc Stack là gì? và cách hoạt động của nó theo cơ chế LIFO như thế nào. Đây là một cấu trúc được sử dụng rất nhiều trong lập trình vì vậy các bạn hãy tìm hiểu và học thật kỹ nó nhé. Ở bài tiếp theo mình sẽ hướng dẫn các bạn các thao tác trong Stack sử dụng mảng, hãy chú ý theo dõi !!!