用Python實現的數據結構與算法：堆棧

一、概述

堆棧（Stack）是一種后進先出（LIFO）的線性數據結構，對堆棧的插入和刪除操作都只能在棧頂（top）進行。

二、ADT

堆棧ADT（抽象數據類型）一般提供以下接口：

• Stack() 創建堆棧
• push(item) 向棧頂插入項
• pop() 返回棧頂的項，並從堆棧中刪除該項
• clear() 清空堆棧
• empty() 判斷堆棧是否為空
• size() 返回堆棧中項的個數
• top() 返回棧頂的項

堆棧操作的示意圖如下：

三、Python實現

使用Python的內建類型list列表，可以很方便地實現堆棧ADT：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items = []

    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        return self.items.pop()

    def clear(self):
        del self.items[:]

    def empty(self):
        return self.size() == 0

    def size(self):
        return len(self.items)

    def top(self):
        return self.items[self.size()-1]

四、應用

十進制轉二進制 是一個應用堆棧的典型案例。十進制轉二進制 采用“除2取余，逆序排列”的方法，如圖所示：

借助Stack類，可以很方便地實現上述轉換算法：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

def divideBy2(decNumber):
    remstack = Stack()

    while decNumber > 0:
        rem = decNumber % 2
        remstack.push(rem)
        decNumber = decNumber // 2

    binString = ""
    while not remstack.empty():
        binString = binString + str(remstack.pop())

    return binString

if __name__ == '__main__':
    print(divideBy2(42))

運行結果：

$ python dec2bin.py
101010