仅使用一种数据结构实现动态多栈(K 栈)

在这篇文章中，我们将介绍如何使用一个数据结构来实现多个栈，这就是动态多栈。我们将重点介绍如何实现栈的基本操作：push（入栈），pop（出栈）以及isEmpty（判断栈是否为空）。

选择适合的数据结构

我们将使用一个单独的数组来实现多个栈。数组的大小由最大的栈大小和栈的数量决定。可以使用一个指针来跟踪每个栈的顶部。当我们需要将一个元素推入栈中时，我们将指针移动到下一个空闲位置，并将元素放在该位置上。同样，当我们需要从栈中弹出元素时，我们将从顶部取出元素并将指针向下移动。

自定义数据结构

我们将定义一个名为MultiStack的类，该类将表示动态多栈。它将包含以下几个属性：

• data：用于存储所有栈的元素的数组。
• sizes：用于存储每个栈的大小的数组。
• tops：用于存储每个栈的顶部的数组。
• numberOfStacks: 用于存储多少个栈我们要创建。

class MultiStack:
    def __init__(self, num_of_stacks, default_size=10):
        self.number_of_stacks = num_of_stacks
        self.default_size = default_size
        self.total_size = self.default_size * self.number_of_stacks
        self.data = [0] * self.total_size
        self.sizes = [0] * self.number_of_stacks
        self.tops = [-1] * self.number_of_stacks

实现基本操作

现在我们已经定义了我们的MultiStack类，我们可以开始实现push，pop和isEmpty操作。这里是我们实现它们的方法。

push

def push(self, stack_num, data):
    if self.is_full(stack_num):
        raise Exception('Stack is full')
    self.tops[stack_num] += 1
    self.sizes[stack_num] += 1
    self.data[self.index_of_top(stack_num)] = data

def is_full(self, stack_num):
    return self.sizes[stack_num] == self.default_size

def index_of_top(self, stack_num):
    offset = stack_num * self.default_size
    return offset + self.tops[stack_num]

pop

def pop(self, stack_num):
    if self.is_empty(stack_num):
        raise Exception('Stack is empty')
    data = self.data[self.index_of_top(stack_num)]
    self.data[self.index_of_top(stack_num)] = 0
    self.tops[stack_num] -= 1
    self.sizes[stack_num] -= 1
    return data

def is_empty(self, stack_num):
    return self.sizes[stack_num] == 0

isEmpty

def is_empty(self, stack_num):
    return self.sizes[stack_num] == 0

总结

在这篇文章中，我们学习了如何使用一个数组来实现动态多栈。我们实现了栈的基本操作：push，pop和isEmpty。当我们需要将一个元素推入栈中时，我们将指针移动到下一个空闲位置，并将元素放在该位置上。同样，当我们需要从栈中弹出元素时，我们将从顶部取出元素并将指针向下移动。也就是说，我们可以通过使用一个数组实现多个栈，而不必为每个栈创建一个单独的数组。