python中stack函数的用法

Python中的stack函数的用法

栈（Stack）是一种数据结构，它具有Last-In-First-Out（后进先出）的特性。在Python中，可以使用stack函数来创建和操作栈。本文将介绍Python中stack函数的用法，涵盖以下几个方面：

1. stack函数的定义和用法

2. 栈的基本操作：入栈和出栈

3. 通过stack函数实现逆波兰表达式

4. 栈的应用：括号匹配问题

5. 应用案例：使用栈模拟浏览器的前进后退功能

1. stack函数的定义和用法

在Python中，可以使用list来模拟栈，但是这种方法效率较低。为了提高效率，Python提供了stack类，使用这个类可以更方便地创建和操作栈。

stack函数的基本语法如下：

```

from queue import LifoQueue

stack = LifoQueue(maxsize = 0)

```

其中，from queue import LifoQueue引入了Python内置的LifoQueue模块，LifoQueue是Python中的一个类，用于创建一个先进后出（Last-In-First-Out）的栈，具有stack的所有基本特性。maxsize参数指定了该栈的最大容量，如果不指定则默认为0，即不限制容量。

2. 栈的基本操作：入栈和出栈

栈的基本操作包括入栈（push）和出栈（pop）。在Python中，使用put方法进行入栈操作，使用get方法进行出栈操作，如下所示：

```

stack.put(1)

stack.put(2)

stack.put(3)

print(stack.get()) # 输出3

```

此时栈中的元素为[1, 2]，因为最后入栈的元素是3，先出栈。

3. 通过stack函数实现逆波兰表达式

逆波兰式（Reverse Polish notation）又叫后缀表达式，它是一种数学表达式的书写和计算方法，与中缀表达式相比，逆波兰式可以避免使用括号，且可方便地实现加减乘除等基本计算操作。

在逆波兰表达式中，操作符在两个操作数的后面，如下所示：

```

3 4 +

```

这个表达式等价于普通表达式“3+4”，其计算过程如下：

1. 将操作符+和操作数3、4依次入栈

2. 遇到+操作符时，弹出栈顶的操作数4和3，计算3+4=7

3. 将7入栈，完成计算

为了实现这种运算，可以通过栈来辅助计算。代码示例如下：

```

def evalRPN(tokens):

stack = []

for token in tokens:

if token in ["+", "-", "*", "/"]:

b = stack.pop()

a = stack.pop()

if token == "+":

stack.append(a+b)

elif token == "-":

stack.append(a-b)

elif token == "*":

stack.append(a*b)

else:

stack.append(int(a/b))

else:

stack.append(int(token))

return stack.pop()

```

在这个函数中，我们首先创建一个空栈，然后对表达式中的每个字符进行遍历。如果是操作符，则出栈两个操作数进行计算，计算结果入栈；如果是操作数，则入栈。最终栈中只剩下一个元素，即为表达式的计算结果。

4. 栈的应用：括号匹配问题

栈也可以应用于括号匹配问题。例如，给定一个只包含字符'('和')'的字符串，编写一个函数来判断这个字符串是否是有效的括号字符串。

有效的括号字符串需要满足以下条件：

- 左括号必须用相同类型的右括号闭合。

- 左括号必须以正确的顺序闭合。

代码示例如下：

```

def isValid(s):

stack = []

for i in s:

if i == "(":

stack.append(")")

elif i == "[":

stack.append("]")

elif i == "{":

stack.append("}")

elif not stack or stack.pop() != i:

return False

return not stack

```

在这个函数中，我们首先创建一个空栈，然后对字符串中的每个字符进行遍历。如果是左括号，则将对应的右括号入栈；如果是右括号，将其与栈顶元素进行比较，如果不匹配则返回False。遍历完字符串后，如果栈为空，说明该字符串是有效的括号字符串。

5. 应用案例：使用栈模拟浏览器的前进后退功能

栈可以应用于模拟浏览器的前进后退功能。例如，我们可以使用两个栈history和forward来实现这个功能。

- history栈用于存储用户的历史访问记录，每次访问URL时入栈。

- forward栈用于存储用户的前进记录，用户点击“前进”按钮时，从forward栈弹出栈顶元素，入栈history中。

- 如果用户点击“后退”按钮，则从history栈弹出栈顶元素，入栈forward中。

- 如果history栈为空，则不能点击“后退”按钮；如果forward栈为空，则不能点击“前进”按钮。

代码示例如下：

```

class Browser:

def __init__(self):

self.history = []

self.forward = []

def visit(self, url):

self.history.append(url)

self.forward.clear()

def back(self):

if len(self.history) > 1:

self.forward.append(self.history.pop())

return self.history[-1]

def forward(self):

if self.forward:

self.history.append(self.forward.pop())

return self.history[-1]

```

在这个类中，我们首先定义了两个空栈history和forward，然后定义了三个方法visit、back和forward，分别实现访问URL、后退和前进功能。

- visit方法将URL入栈history中，同时清空forward栈。

- back方法将history栈顶元素弹出，并入栈forward中，返回history栈顶元素；如果history栈长度为1，则不能执行该方法。

- forward方法将forward栈顶元素弹出，并入栈history中，返回history栈顶元素；如果forward栈为空，则不能执行该方法。