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引言
前一篇內容我們介紹了數組和向量，雖然說向量是數組的一個升級版，但是在另一個維度上，他們都屬於線性結構。
那么什么是線性結構呢？
線性結構是一個有序數據元素的集合。常用的線性結構有：線性表，棧，隊列，雙隊列，數組，串。
線性結構是最常用的數據結構，它最大的特點是數據元素之間存在一對一的線性關系。
線性結構擁有兩種不同的存儲結構，即順序存儲結構和鏈式存儲結構。
順序存儲的線性表稱為順序表，順序表中的存儲元素是連續的。
鏈式存儲的線性表稱為鏈表，鏈表中的存儲元素不一定是連續的，元素節點中存放數據元素以及相鄰元素的地址信息。
線性結構中存在兩種操作受限的使用場景，就是我們本文要介紹的棧和隊列。
至於為什么說棧和隊列是受限的線型結構，我們下面細聊。
棧
棧是一種比較奇葩的數據結構，棧的結構是支持對象的插入和刪除操作，但是，棧操作的范圍僅限於棧的某一特定端，就是下面這樣的。
棧遵循先進后出（ last-in-first-out， LIFO ）的規律，這是重點。
棧一般使用兩種方式來實現：
- 順序表：采用順序存儲結構可以模擬棧存儲數據的特點，從而實現棧存儲結構。
- 鏈表：采用鏈式存儲結構實現棧結構。
注意，這兩種實現方式的區別，僅限於數據元素在實際物理空間上存放的相對位置，順序棧底層采用的是數組，鏈棧底層采用的是鏈表。
棧結構我們還是會經常用到，一個非常經典的場景就是在瀏覽器的后退功能中。
例如我們每次打開一個頁面，瀏覽器都會把這個頁面放入棧中，當我們點擊后退按鈕的時候，在從棧中將這個頁面取出來。
順序棧
順序棧，是用順序表實現棧存儲結構。
棧存儲結構操作數據元素必須遵守 「先進后出 LIFO 」 的原則。
順序表的底層是使用數組來實現的，簡單理解可以直接理解成數組。
只是棧結構對數據的存取過程有特殊的限制，而數組是沒有的。
鏈棧
鏈棧，是用鏈表實現棧存儲結構。
鏈表這個結構在前面沒聊過，簡單畫個圖大家理解下：
鏈表的結構相比較數組而言就稍微有些復雜了，鏈表的每個節點由兩部分組成，一個是存放數據的，叫數據域，另一個是存放指針的，叫指針域。
數組在內存中是連續的，所以我們可以輕松的知道數組的每一個元素的位置，而鏈表在內存中是分散的，我們需要一個指針來指明下一個元素在哪里。
這里介紹的其實是最簡單的一種鏈表，叫單鏈表，顧名思義，除了單鏈表之外還有雙鏈表，這個我們有機會后面再聊。
那么鏈棧是將鏈表的頭部作為棧頂，尾部作為棧底。
將鏈表頭部作為棧頂的一端，可以避免在實現數據 「入棧」 和 「出棧」 操作時做大量遍歷鏈表的耗時操作。
鏈表的頭部作為棧頂，意味着：
- 在實現數據"入棧"操作時，需要將數據從鏈表的頭部插入。
- 在實現數據"出棧"操作時，需要刪除鏈表頭部的首元節點。
因此，鏈棧實際上就是一個只能采用頭插法插入或刪除數據的鏈表。
Python 實現棧
在 Python 中，棧並不是一個基礎數據結構，不過我們可以通過代碼來簡單的實現它。
因為棧是可以通過兩種方式來實現，一種是順序表，另一種是鏈表：
首先是最簡單的通過順序表來實現棧，這里使用的是 Python 中的 list 列表：
class Stack(object):
def __init__(self):
'''
創建空列表實現棧
'''
self.__list = []
def is_empty(self):
'''
判斷是否為空
:return:
'''
return self.__list == []
def push(self,item):
'''
壓棧，添加元素
:param item:
:return:
'''
self.__list.append(item)
def pop(self):
'''
彈出棧，將元素取出
:return:
'''
if self.is_empty():
return
else:
return self.__list.pop()
如果不想使用順序表來實現，還可以使用鏈表，這里使用的是單鏈表，鏈表的結構需要先提前定義：
class Node(object):
'''
節點實現
'''
def __init__(self,elem):
self.elem = elem
self.next = None
class Stack(object):
def __init__(self):
'''
初始化鏈表頭
'''
self.__head = None
def is_empty(self):
return self.__head is None
def push(self, item):
'''
壓棧
:param item:
:return:
'''
node = Node(item)
node.next = self.__head
self.__head = node
def pop(self):
'''
彈出棧
:return:
'''
if self.is_empty():
return
else:
p = self.__head
self.__head = p.next
return p.elem
在鏈表的實現中，我這里先定義了鏈表的數據結構，然后才定義了棧。
上面兩段代碼都非常簡單，只實現了最簡單的兩個功能，入棧和出棧，感興趣的同學可以自己動手實現下。
隊列
與棧一樣，隊列（ queue） 也是存放數據對象的一種容器，其中的數據對象也按線性的邏輯次序排列。
隊列和棧不一樣的地方在於棧是先進后出，而隊列是先進先出（ first-in-first-out, FIFO ）。
同棧一樣的是隊列也有兩種實現方式：
- 順序隊列：在順序表的基礎上實現的隊列結構。
- 鏈隊列：在鏈表的基礎上實現的隊列結構。
Python 中的 Queue
在 Python 的標准庫中，Python 為我們提供了線程安全的隊列 Queue （總算不用我再自己寫個隊列了），使用方法異常簡單：
先進先出隊列 （FIFO） ：
import queue
q1 = queue.Queue(maxsize=5)
for i in range(5):
q1.put(i)
while not q1.empty():
print('q1:',q1.get())
# 結果輸出
q1: 0
q1: 1
q1: 2
q1: 3
q1: 4
Queue 這個標准庫中，還為我們提供了 LIFO 隊列，即先進后出隊列，和我們前面介紹的棧非常類似，翻了下源碼，看到是使用 list 實現的，和我們上面的實現基本一致，使用方式如下：
import queue
q2 = queue.LifoQueue(maxsize=5)
for i in range(5):
q2.put(i)
while not q2.empty():
print('q2:',q2.get())
# 結果輸出
q2: 4
q2: 3
q2: 2
q2: 1
q2: 0
本篇內容就這樣了，涉及到的代碼肯定會上傳代碼倉庫，有興趣的同學可以去翻翻看。