计算机专业面试基础请解释一下什么是“栈”及其应用场景

一、栈的定义和基本特性

栈（Stack）是一种特殊的线性表，其插入和删除操作都限定在表的同一端进行。这种操作被称为“后进先出”（Last In First Out，LIFO）。在计算机科学中，栈被广泛应用于各种场景，如函数调用、表达式求值、递归算法等。

栈的基本特性如下：

1. 只允许在栈顶进行插入（入栈）和删除（出栈）操作；

2. 栈的元素具有先进后出的特点；

3. 栈的大小是有限的，一旦栈满，无法再进行入栈操作；

4. 栈的元素可以是任意数据类型。

二、栈的实现

栈的实现主要有两种：数组实现和链表实现。

1. 数组实现：使用一个固定大小的数组来存储栈元素，栈顶指针指向数组的一个元素。当栈满时，无法再进行入栈操作；当栈为空时，栈顶指针指向-1。

2. 链表实现：使用链表来实现栈，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。栈顶指针指向链表的头部。入栈操作时，在链表头部插入新节点；出栈操作时，删除链表头部的节点。

三、栈的应用场景

1. 函数调用：在程序执行过程中，每当调用一个函数时，就会创建一个新的栈帧，用于存储函数的局部变量、参数等信息。当函数返回时，栈帧从栈中弹出，释放所占用的资源。

2. 表达式求值：在计算表达式时，常使用栈来存储运算符和操作数。计算表达式“1 + (2 – 3) * 4”，将操作数1和2压入栈中，执行减法操作，将结果3压入栈中，将运算符“*”压入栈中，将操作数4压入栈中，依次进行计算。

3. 递归算法：递归算法使用栈来存储递归过程中每个函数调用的状态信息，包括局部变量、参数等。当递归到基准情况时，依次弹出栈中的状态信息，完成递归过程。

4. 括号匹配：在编程语言中，括号匹配是一个常见的语法错误。使用栈可以方便地检查括号是否匹配。遍历字符串中的字符，当遇到左括号时，将其压入栈中；当遇到右括号时，检查栈顶元素是否为对应的左括号，是，则弹出栈顶元素；否则，说明括号匹配错误。

5. 动态规划：动态规划算法中，有时需要保存中间状态，以便在后续计算中使用。使用栈可以有效地存储这些状态信息。

6. 图的深度优先遍历：在图的深度优先遍历算法中，可以使用栈来存储访问过的节点，以实现回溯。

四、

栈是一种重要的数据结构，具有许多应用场景。熟练掌握栈的定义、实现及其应用场景，对于计算机专业的面试和实际编程工作具有重要意义。在面试中，能够清晰地解释什么是“栈”及其应用场景，将有助于给面试官留下良印象。