计算机专业面试基础数据结构中的堆栈是什么？

一、堆栈的定义与特点

堆栈（Stack）是计算机科学中一种常见的数据结构，它遵循后进先出（Last In First Out，LIFO）的原则。这意味着数据只能从一端进入，也必须从这一端退出。堆栈用于存储临时数据，如函数调用时的局部变量、函数参数等。

堆栈的特点如下：

1. 只允许在一端进行插入和删除操作，这一端称为栈顶（Top）。

2. 栈顶元素总是入的，也是最先被删除的。

3. 栈是动态数据结构，其大小可以随着元素的进出而改变。

二、堆栈的应用场景

堆栈在计算机科学和软件工程中有着广泛的应用，是一些常见的应用场景：

1. 函数调用：在函数调用过程中，系统会使用堆栈来存储函数的局部变量、返回地址等信息。当函数执行完毕后，这些信息会从堆栈中弹出。

2. 表达式求值：在计算表达式时，堆栈可以用来存储操作数和操作符。在计算逆波兰表达式（后缀表达式）时，堆栈可以用来存储中间结果。

3. 活动记录：在程序执行过程中，堆栈可以用来存储活动记录，包括函数调用时的参数、局部变量等信息。

4. 栈溢出与栈下溢：当堆栈中的元素数量超过了其容量时，会发生栈溢出错误。相反，堆栈为空，而尝试进行出栈操作，则称为栈下溢。

三、堆栈的实现

堆栈可以通过多种实现，是一些常见的实现方法：

1. 数组实现：使用数组来存储堆栈元素，数组的一个端点作为栈顶。当元素入栈时，将其添加到数组的末尾；出栈时，从数组的末尾取出元素。

2. 链表实现：使用链表来存储堆栈元素，链表的头部作为栈顶。当元素入栈时，将其添加到链表的头部；出栈时，从链表的头部取出元素。

3. 栈帧实现：在函数调用过程中，使用栈帧来存储局部变量、操作数等信息。栈帧由编译器自动创建和销毁。

四、堆栈的优缺点

堆栈作为一种常见的数据结构，具有优缺点：

优点：

1. 简单易用：堆栈遵循LIFO原则，使得操作简单直观。

2. 高效：堆栈的插入和删除操作只需要O(1)的时间复杂度。

缺点：

1. 容量限制：堆栈的大小有限制，当超出容量时，会发生栈溢出错误。

2. 内存浪费：堆栈的大小远小于其容量，则会导致内存浪费。

五、

堆栈是计算机科学中一种重要的数据结构，它遵循后进先出的原则。在函数调用、表达式求值、活动记录等方面有着广泛的应用。虽然堆栈存在容量限制和内存浪费等但其简单易用、高效的特点使其成为软件开发中不可或缺的一部分。在面试计算机专业职位时，了解堆栈的定义、特点、应用场景和实现是非常重要的。