2.2.4. Класс Stack

Вероятно, большинству читателей известно, что стек представляет собой список, добавление и удаление элементов к которому осуществляется по принципу "последним пришел — первым обслужен" (last-in, first-out — LIFO). Чтобы понять, как работает стек, представьте себе груду тарелок на столе. Тарелку, поставленную на стол первой, можно будет взять лишь последней, т.е. когда будут сняты все поставленные сверху тарелки. Стек — наиболее востребованная структура данных в программировании. Ее часто используют в системном программном обеспечении, компиляторах и программах из области создания искусственного интеллекта (в частности, в сфере программирования с обратным слежением).

Класс коллекции, предназначенный для поддержки стека, называется Stack. Он реализует интерфейсы ICollection, IEnumerable и ICloneable. Стек — это динамическая коллекция, которая при необходимости увеличивается, чтобы принять для хранения новые элементы, причем каждый раз, когда стек должен расшириться, его емкость удваивается.

В классе stack определены следующие конструкторы:

public Stack()

public Stack(int capacity)

public Stack(ICollection c)

Первый конструктор предназначен для создания пустого стека с начальной емкостью, равной 10 элементам. Второй создает пустой стек с начальной емкостью, заданной параметром capacity. Третий конструктор служит для построения стека, который инициализируется элементами и емкостью коллекции, заданной параметром с. Помимо методов, определенных в интерфейсах, которые реализует класс stack, в нем определены также собственные методы, перечисленные в таблице 2.2.4.1. По описанию этих методов можно судить о том, как используется стек Чтобы поместить объект в вершину стека, вызовите метод Push(). Чтобы извлечь верхний элемент и удалить его из стека, используйте метод Pop(). Если при вызове метода Pop() окажется, что вызывающий стек пуст, генерируется исключение типа InvalidOperationException. Метод Peek() позволяет вернуть верхний элемент, не удаляя его из стека.

Таблица 2.2.4.1 – Собственные методы класса Stack

public virtual bool Contains(object v)	Возвращает значение true, если объект v содержится в вызывающем стеке. В противном случае возвращает значение false
public virtual void Clear()	Устанавливает свойство count равным нулю, тем самым эффективно очищая стек
public virtual object Peek()	Возвращает элемент, расположенный в вершине стека, но не удаляет его
public virtual object Pop()	Возвращает элемент, расположенный в вершине стека, и удаляет его
public virtual void Push(object v)	Помещает объект v в стек
public static Stack Synchronized(Stack stk)	Возвращает синхронизированную версию stack-списка, переданного в параметре stk
public virtual object[] ToArray()	Возвращает массив, который содержит копии элементов вызывающе- го стека

Рассмотрим пример создания стека и его использования: поместим в него несколько объектов класса Integer, а затем извлечем их.

// Демонстрация использования класса Stack.

using System;

using System.Collections;

class StackDemo {

static void showPush(Stack st, int a) {

st.Push(a);

Console.WriteLine(

"Помещаем в элемент стек: Push(" + а + ")"

Console.Write("Содержимое стека: ") ;

foreach(int i in st)

Console.Write(i + " ") ;

Console.WriteLine();

static void showPop(Stack st) {

Console.Write("Извлекаем элемент из стека: Pop -> ")

int a = (int) st.Pop();

Console.WriteLine(a);

Console.Write("Содержимое стека: ") ;

foreach(int i in st)

Console.Write(i + " ") ;

Console.WriteLine();

public static void Main() {

Stack st = new Stack();

foreach(int i in st)

Console.Write(i + " ");

Console.WriteLine();

showPush (st, 22);

showPush(st, 65);

showPush(st, 91);

showPop(st);

showPop(st);

showPop(st);

try {

showPop(st);

} catch (InvalidOperationException) {

Console.WriteLine("Стек пуст.") ;

}

}

}

Ниже приведены результаты выполнения этой программы. Обратите внимание на то, как обрабатывается исключительная ситуация (исключение типа InvalidOperationException), возникающая при попытке извлечь элемент из пустого стека (эта ситуация называется незагруженностью стека).

Помещаем элемент в стек: Push(22)

Содержимое стека: 22

Помещаем элемент в стек: Push(65) ^

Содержимое стека: 65 22

Помещаем элемент в стек: Push(91)

Содержимое стека: 91 65 22

Извлекаем элемент из стека: Pop -> 91

Содержимое стека: 65 22

Извлекаем элемент из стека: Pop -> 65

Содержимое стека: 22

Извлекаем элемент из стека: Pop -> 22

Содержимое стека:

Извлекаем элемент из стека: Pop -> Стек пуст.