コンピューター サイエンスにおいて、データ構造は、データを効率的に整理して保存するために重要な基本概念です。さまざまなデータ構造の中で、 スタック そして 尾 これら 2 つは、プログラミングとアルゴリズム設計で使用される最も基本的でありながら不可欠な構造です。その単純さにもかかわらず、それらは多くの複雑なシステムやアプリケーションのバックボーンを形成します。この記事では、次の違いについて説明します。 スタック そして 列 データ構造を調べ、その特性、操作、ユースケースを調査します。
スタック
スタックは、後入れ先出し (LIFO) 原則に従う線形データ構造です。これは、スタックに追加された最後の要素が最初に削除されることを意味します。天板を追加または削除することしかできないプレートの山として視覚化できます。
スタック上の操作:
スタックに関連する主な操作は次のとおりです。
- 押す : スタックの先頭に要素を追加します。
- ポップ : スタックの最上位要素を削除して返します。
- ピーク (またはトップ) : スタックの最上位要素を削除せずに返します。
- 空です : スタックが空かどうかを確認します。
- サイズ : スタック内の要素の数を返します。
スタックの使用例:
スタックは、次のようなさまざまなアプリケーションで使用されます。
- 関数呼び出し管理 : プログラミング言語の呼び出しスタックは、関数の呼び出しと戻り値を追跡します。
- 式の評価 : 式の解析と後置表記または前置表記の評価に使用されます。
- 後戻り : 迷路解決や深さ優先探索など、あらゆる可能性を探索する必要があるアルゴリズムに役立ちます。
テイルス
あ 列 は、先入れ先出し (FIFO) 原則に従う線形データ構造です。これは、キューに追加された最初の要素が最初に削除される要素であることを意味します。これは、サービスを待っている人々の列として視覚化できます。列の最初の人が最初にサービスを受けることになります。
キューの操作:
キューに関連付けられた主な操作は次のとおりです。
- エンキュー : 要素をキューの最後 (後方) に追加します。
- それに応じて : キューの先頭の要素を削除して返します。
- フロント (またはピーク) : キューの先頭の要素を削除せずに返します。
- 空です : キューが空かどうかを確認します。
- サイズ : キュー内の要素の数を返します。
キューの使用例:
キューは、次のようなさまざまなアプリケーションで使用されます。
- タスクのスケジュール設定 : オペレーティング システムはキューを使用してタスクとプロセスを管理します。
- 幅優先検索 (BFS) : グラフ走査アルゴリズムでは、キューはノードをレベルごとに探索するのに役立ちます。
- バッファリング : IO バッファや印刷スプーリングなど、データが非同期で転送される状況で使用されます。
スタックとキューの主な違い
以下の表は、スタック データ構造とキュー データ構造の主な違いを示しています。
| 特徴 | スタック | 列 |
|---|---|---|
| 意味 | 次の線形データ構造。 後入れ先出し (LIFO) 原理。 | 次の線形データ構造。 先入れ先出し (FIFO) 原理。 |
| 主な業務 | Push (項目の追加)、Pop (項目の削除)、Peek (先頭の項目の表示) | エンキュー (項目の追加)、デキュー (項目の削除)、フロント (最初の項目を表示)、リア (最後の項目を表示) |
| 挿抜 | 要素は同じ端 (上部) から追加および削除されます。 | 要素は後部に追加され、前部から削除されます。 |
| 使用例 | 関数呼び出し管理 (コール スタック)、式の評価と構文解析、テキスト エディターの元に戻すメカニズム。 | オペレーティング システムでのプロセスのスケジュール設定、プリンタ キューでのリクエストの管理、グラフでの幅優先検索。 |
| 例 | ブラウザ履歴 (戻るボタン)、単語を元に戻す。 | 顧客サービスライン、CPU タスクのスケジューリング。 |
| 現実世界のアナロジー | プレートの積み重ね: 上部からプレートを追加したり削除したりします。 | チケットカウンターの列: 列の最初の人が最初にサービスを受けられます。 |
| 複雑さ (償却) | 押す： ○(1)、 ポップ： ○(1)、 ピーク： ○(1) | エンキュー: ○(1)、 それに応じて： ○(1)、 フロント： ○(1)、 後方： ○(1) |
| メモリ構造 | 通常は、連続したメモリ ブロックまたはリンク リストを使用します。 | 通常は、循環バッファまたはリンク リストを使用します。 |
| 実装 | 配列またはリンク リストを使用して実装できます。 | 配列、リンク リスト、または循環バッファを使用して実装できます。 |
結論
スタックとキューは、その固有の特性と操作に基づいてさまざまな目的を果たす基本的なデータ構造です。スタックは LIFO 原則に従い、バックトラック、関数呼び出し管理、式の評価に使用されます。キューは FIFO 原理に従い、タスクのスケジューリング、リソース管理、および幅優先検索アルゴリズムに使用されます。これら 2 つのデータ構造の違いを理解することは、特定のアプリケーションに適切なデータ構造を選択するのに役立ち、より効率的で効果的なプログラミング ソリューションにつながります。