PHP数据结构之栈

本文由 ChatMoney团队出品

栈（Stack）是一种后进先出（Last In First Out, LIFO）的数据结构，它只允许在一端（称为栈顶）进行插入和删除操作。栈的应用非常广泛，例如在编程语言的函数调用中，每次函数调用都会将一个新的帧压入栈中，当函数返回时，该帧会被弹出。此外，栈还常用于解决某些算法问题，如括号匹配、深度优先搜索等。

栈的基本概念

栈的定义

栈是由一系列元素组成的集合，这些元素按照特定的顺序排列。栈的主要特点是只能在栈顶进行插入和删除操作。栈顶是最后一个被插入的元素所在的位置，而栈底则是第一个被插入的元素所在的位置。

栈的操作

栈主要有两种基本操作：

Push：向栈顶添加一个新元素。
Pop：从栈顶移除一个元素。

除了这两种基本操作外，还有一些辅助操作，如：

Top/Peek：查看栈顶元素但不移除它。
isEmpty：检查栈是否为空。
Size：获取栈中元素的个数。

PHP实现栈

在PHP中，我们可以使用数组来实现栈的功能。以下是一个简单的栈类实现：

class Stack {private $stack;public function __construct() {$this->stack = array();}// Push element onto stackpublic function push($item) {array_push($this->stack, $item);}// Pop element from stackpublic function pop() {if ($this->isEmpty()) {throw new UnderflowException("Stack is empty");}return array_pop($this->stack);}// Peek at the top item on the stackpublic function peek() {return $this->stack[count($this->stack) - 1];}// Check if the stack is emptypublic function isEmpty() {return empty($this->stack);}// Get the number of items in the stackpublic function size() {return count($this->stack);}
}

在这个实现中，我们使用了PHP的array_push和array_pop函数来分别实现栈的Push和Pop操作。同时，我们还提供了peek、isEmpty和size方法来满足其他辅助操作的需求。

栈的应用实例

括号匹配

括号匹配是一个经典的使用栈解决的问题。我们可以使用栈来检查一个字符串中的括号是否正确匹配。以下是一个简单的示例：

function isValidParentheses($s) {$stack = new Stack();for ($i = 0; $i < strlen($s); $i++) {$char = $s[$i];if ($char == '(' || $char == '{' || $char == '[') {$stack->push($char);} else {if ($stack->isEmpty()) {return false;}$top = $stack->pop();if (($char == ')' && $top != '(') ||($char == '}' && $top != '{') ||($char == ']' && $top != '[')) {return false;}}}return $stack->isEmpty();
}

逆波兰表达式求值

逆波兰表达式（Reverse Polish Notation, RPN）是一种后缀表达式，它的运算符位于操作数之后。我们可以使用栈来求解逆波兰表达式的值。以下是一个示例：

function evalRPN($tokens) {$stack = new Stack();foreach ($tokens as $token) {if (is_numeric($token)) {$stack->push($token);} else {$b = $stack->pop();$a = $stack->pop();switch ($token) {case '+':$stack->push($a + $b);break;case '-':$stack->push($a - $b);break;case '*':$stack->push($a * $b);break;case '/':$stack->push($a / $b);break;}}}return $stack->pop();
}