本资料为《堆栈与队列数据结构教程》，内含详细讲解和示例代码，帮助初学者掌握这两种重要的线性数据结构及其应用。
数据结构是计算机科学中的核心概念之一，它涉及到如何有效地组织和管理数据以实现高效存储、检索及处理的目的。在这份教程里，我们将深入探讨两种基础且重要的数据结构——堆栈（Stack）与队列（Queue），它们在算法设计、操作系统、编译原理以及数据库管理等领域有着广泛的应用。
### 堆栈（Stack）
堆栈是一种遵循后进先出原则的数据结构，即最后放入的元素最先被移除。可以想象成生活中叠放盘子的情形：最上面的那个会第一个被取下。在编程中，这种数据结构常用于实现递归调用、表达式求值和函数调用记录等功能。
**基本操作包括:**
1. **压栈（Push）**: 将元素添加到堆栈顶部。
2. **弹栈（Pop）**: 移除并返回堆栈顶部的元素。
3. **查看顶部元素（Peek或Top）**: 在不移除的情况下查看最上层的元素。
4. **检查是否为空（IsEmpty）**: 判断当前堆栈是否有任何元素。
### 队列（Queue）
队列是一种遵循先进先出原则的数据结构，即最先加入的元素会首先被处理。这种特性类似于银行排队系统：最早到达的人优先服务。在多任务调度、内存管理及网络数据包处理等场景中，队列发挥着重要作用。
**基本操作包括:**
1. **入队（Enqueue）**: 在队尾添加新的元素。
2. **出队（Dequeue）**: 移除并返回队首的元素。
3. **查看头部元素（Front或Head）**: 不移除的情况下查看最前面的元素。
4. **查看尾部元素（Rear或Tail）**: 同样不移除，而是检查最后面的那个元素。
5. **判断是否为空（IsEmpty）**: 判断当前队列是否有任何未处理的任务。
### 堆栈和队列的实现
堆栈与队列可以通过数组、链表或者双端队列来构建。使用数组虽然简单直接，但可能会遇到容量限制的问题；而采用链表则可以提供更好的动态扩展性，尽管访问速度稍慢一些；至于双端队列，则可以在两端高效地进行插入和删除操作，非常适合用来实现高效的堆栈与队列。
### 应用场景
- **递归**: 每次函数调用都会在当前的堆栈中创建一个新的记录，并且直到满足基线条件才会逐层返回。
- **表达式求值**: 利用逆波兰表示法，通过使用堆栈来计算数学表达式的值。
- **网页浏览历史**: 浏览器中的“后退”功能就是利用了堆栈的特性来保存用户访问过的页面记录。
- **打印任务管理**: 打印机的任务队列会根据任务到达的时间顺序进行处理。
- **操作系统调度**: 在多任务环境里，进程和线程通常通过维护一个等待执行的任务列表（即队列）来进行有效调度。
通过对堆栈与队列的学习理解，你将能够更好地设计并实现高效的算法来解决实际问题。在后续的课程内容中，还将有机会深入实践这些基础数据结构的应用技巧。
5星
