前面介绍了两种基本的数据结构 —— 数组和链表,从逻辑角度来说,它们都是线性结构(就是排成一条线的结构,只有前后两个方向,非线性结构包括树、图等,后面会讲到),从存储角度来说,一个是顺序存储,一个是链式存储,各有利弊,数组需要预先申请连续内存,超出限制会溢出,但是对明确知道规模的小型数据集而言,使用数组会更加高效,随机访问的特性也更加方便数组读取,但插入和删除性能要差一些;链表的话没有空间限制,但是需要额外空间存储指针,插入、删除效率很高,但不支持随机访问。虽说 PHP 中很少接触到这些,但是你学习使用 C 语言的话这些基础还是需要了解的。
接下来我们要介绍两种特殊的线性结构,或者说用于满足特定场景需求的线性结构:栈和队列。
首先来看栈:
栈又叫堆栈,是限定只能在一端进行插入和删除操作的线性表,并且满足先进后出,后进先出(LIFO)的特点。通常把允许插入和删除的一端叫做栈顶,另一个端叫做栈底,不含任何数据的栈叫做空栈:
栈支持通过数组/链表实现,通过数组实现的通常叫做顺序栈,通过链表实现的叫做链栈。
由于是在 PHP 中演示,我尽量偏向 PHP 语言,化繁就简,下面我们简单演示下如何在 PHP 中通过数组实现一个简单的顺序栈:
/** * 通过 PHP 数组实现简单的顺序栈 */ class SimpleStack { private $_stack = []; private $_size = 0; public function __construct($size = 10) { $this->_size = $size; } // 获取栈顶元素 public function pop() { // 空栈 if (count($this->_stack) == 0) { return false; } return array_pop($this->_stack); } // 推送元素到栈顶 public function push($value) { // 满栈 if (count($this->_stack) == $this->_size) { return false; } array_push($this->_stack, $value); return true; } public function isEmpty() { // 是否是空栈 return current($this->_stack) == false; } public function size() { return count($this->_size); } } $stack = new SimpleStack(15); var_dump($stack->isEmpty()); # true $stack->push(111); $stack->push('长坂坡'); var_dump($stack->pop()); # 长坂坡 var_dump($stack->size()); # 1
在 PHP 底层 SPL 库中也提供了堆栈的实现类 SplStack,堆栈的概念比较简单,理解起来也不复杂,下面给出一个图示,帮助你形象了解栈的操作流程:
堆栈在日常开发和软件使用中,应用非常广泛,比如我们的浏览器前进、倒退功能,编辑器/IDE 中的撤销、取消撤销功能,程序代码中的函数调用、递归、四则运算等等,都是基于堆栈这种数据结构来实现的,就连著名的 stackoverflow 网站也是取「栈溢出」,需要求教之意。